키르히호프 전압법칙을 사용할 때 부호를 어떻게 정해야 하나요?

Question

회로이론에서 키르히호프 전압법칙을 이용해 폐회로 방정식을 세우는 문제가 나오는데, 식을 세울 때 부호를 어떻게 정해야 하는지 자주 헷갈립니다. 전원은 플러스인지 마이너스인지, 저항에서 전압강하는 어떤 방향으로 잡아야 하는지 매번 혼동됩니다. 특히 회로를 한 바퀴 도는 방향과 전류 방향이 다르면 부호가 달라지는 것 같아서 계산 실수가 많이 납니다. 키르히호프 전압법칙의 물리적인 의미와 함께 실제 문제에서 부호를 안정적으로 정하는 방법을 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 키르히호프 전압법칙의 부호는 자신이 정한 회로 순회 방향을 기준으로 전압 상승이면 플러스, 전압 강하면 마이너스로 일관되게 적용하면 됩니다. 이 법칙은 하나의 폐회로를 한 바퀴 돌았을 때 전압 상승과 전압 강하의 총합이 같다는 에너지 보존 원리입니다. 전원을 마이너스에서 플러스로 지나가면 전압이 올라가는 것이므로 플러스로 두고, 플러스에서 마이너스로 지나가면 전압이 떨어지는 것이므로 마이너스로 둡니다. 저항에서는 전류가 들어가는 쪽이 전압이 높고 나가는 쪽이 낮습니다. 따라서 전류 방향으로 저항을 지나가면 전압강하가 되므로 마이너스로 보고, 전류 반대 방향으로 지나가면 전압 상승처럼 보아 플러스로 처리합니다. 중요한 것은 처음에 정한 전류 방향이 실제와 달라도 괜찮다는 점입니다. 계산 결과 전류가 음수로 나오면 실제 방향이 반대라는 뜻일 뿐입니다. 그래서 문제를 풀 때는 먼저 전류 방향과 루프 방향을 임의로 정하고, 그 기준을 끝까지 바꾸지 않는 것이 가장 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

폐회로를 돌 때 전류 방향과 일치하면 저항은 마이너스 전압강하로 보고 전원은 나오는 쪽 극성을 따르면 돼요. 기준 방향을 하나 정해서 돌면 부호 헷갈릴 일이 줄어드니 일관성이 제일 중요함니다. 에너지 보존 법칙을 생각하며 전위 차이를 합산하면 식 세우기가 한결 쉬워질 거에요.