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승강기기사 저항의 연결 — 직렬과 병렬, 옴의 법칙

저항은 회로 연결 방식에 따라 전류와 전압 분포가 달라지고, 옴의 법칙을 이용해 전압·전류·저항 사이 관계를 판별한다. 직렬에서는 전류가 같고 병렬에서는 전압이 같다는 기본 원리를 바탕으로 전력 소모와 밝기, 저항 값 변화를 판단한다.

2026-10-23 기준 · 승강기기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「저항의 연결」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
직렬 연결 전력·밝기 판단1직렬 연결에서 저항과 소자의 전력·밝기 관계를 판단하기
도체 물리 변화에 따른 저항비 계산1길이 변화 시 단면적·저항의 비례관계를 적용해 배수를 구하기
전류·전압 비례 계산1옴의 법칙을 이용해 전압·전류 변화 비를 계산하기

뜻

옴의 법칙 V=IR은 전압(V), 전류(I), 저항(R)의 기본 관계를 규정한다. 한 요소가 주어지고 다른 요소를 구할 때는 이 식을 바로 적용하면 된다. 전압이 일정할 때 전류는 저항에 반비례하고, 저항이 일정할 때 전류는 전압에 비례한다는 원리를 따른다.

직렬 연결에서는 회로의 모든 지점에서 흐르는 전류가 같다. 따라서 전력 소모는 P=I²R 식으로 계산하므로 같은 전류에서는 저항이 큰 소자가 더 많은 전력을 소비하여 더 밝게 된다. 반대로 병렬 연결에서는 각 분기마다 걸리는 전압이 동일하므로 P=V²/R을 사용해 전력 비교를 한다.

저항의 물리적 정의는 R=ρL/A이며, 길이(L)에 비례하고 단면적(A)에 반비례한다. 도체의 부피를 일정하게 유지한 채 길이를 n배로 늘리면 단면적은 1/n배가 되어 저항은 n²배가 된다. 이로 인해 길이 변화가 저항에 미치는 영향을 빠르게 판단할 수 있다.

컨덕턴스(Conductance)는 저항의 역수로 정의하며 단위는 시멘스(S)이다. 저항과 컨덕턴스는 서로 역수 관계에 있음을 기억하면 전기량의 단위 대응을 올바르게 구분할 수 있다.

예제

1) 전류를 130%로 만들려면 필요한 저항: 옴의 법칙에서 V 일정이므로 I∝1/R이다. I'=1.3I이면 R'=R/1.3≈0.77R가 되어 약 0.77R를 사용하면 목표 전류가 흐른다.

2) 전압이 10V에서 25V로 변할 때 전류 변화: 저항이 일정하면 전압과 전류는 정비례하므로 전압비 25/10=2.5배에 따라 전류도 3A→3×2.5=7.5A가 흐른다.

3) V=IR 응용 계산: R=2kΩ, I=25mA를 대입하면 V=IR=2000Ω×0.025A=50V가 되어 필요한 전압이 50V임을 구한다.

대표 기출 3문항

100V용 전구 30W, 60W 두 개를 직렬 연결하고 직류 100V 전원에 접속하였을 때 두 전구의 상태로 옳은 것은?

  1. 30W가 더 밝다.
  2. 60W가 더 밝다.
  3. 두 전구가 모두 켜지지 않는다.
  4. 두 전구의 밝기가 모두 같다.
정답과 해설 보기

정답 ① · 전력 P = V²/R 이므로, 100V에서 30W 전구의 저항은 약 333Ω, 60W 전구의 저항은 약 166Ω입니다. 이 두 전구를 직렬로 연결하면 총 저항은 499Ω이 되고 회로에 흐르는 전류는 약 0.2A가 됩니다.

전압이 일정할 때 저항은 전력에 반비례하므로 직렬 연결 시 저항이 큰 30W 전구에 더 큰 전압이 걸려 더 밝게 빛난다.

다음 전선 중 도전율이 가장 우수한 재질은 어느 것인가?

  1. 경동선
  2. 연동선
  3. 경알미늄선
  4. 아연도금철선
정답과 해설 보기

정답 ② · 문항은 전선 재질별 도전율이 가장 우수한 재질을 찾는 문제이다. 구리 중에서도 연선(무산소동·연동)은 순도와 가공상태로 인해 경동보다 도전율이 더 높아 전기전도 특성이 우수하다.

전선 재질 중 도전율이 가장 우수한 것은 순도에 높은 연동선입니다.

단위 S 는 무엇을 나타내는 단위인가?

  1. 컨덕턴스
  2. 리액턴스
  3. 자기저항
  4. 도전률
정답과 해설 보기

정답 ① · 문제는 단위 S가 어떤 물리량의 단위인지를 묻고 있다. 시멘스(S)는 전기적 컨덕턴스(전도도)의 국제단위로서 저항의 역수 관계 G=1/R에 따라 정의된다.

컨덕턴스(G)의 단위는 시멘스(S)이며, 저항의 역수 관계에 있다.

자주 묻는 물음

직렬과 병렬에서 전류와 전압 분포는 어떻게 다른가?
직렬회로에서는 모든 요소에 같은 전류가 흐르고 병렬회로에서는 각 분기마다 같은 전압이 걸린다.
저항을 늘리면 전류와 전력은 어떻게 변하나?
전압이 일정하면 저항이 커지면 전류는 작아지고 전력은 P=V²/R로 계산되므로 병렬일 때는 저항이 커지면 전력이 작아진다. 직렬에서는 전류가 같으므로 P=I²R에 따라 저항이 큰 쪽의 소모 전력이 더 크다.
도체 길이를 4배로 늘리면 저항은 몇 배가 되나?
부피 일정 가정 하에 길이를 4배로 늘리면 단면적이 1/4배가 되어 저항은 4×4=16배가 된다.
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