키르히호프 법칙

 

키르히호프 법칙

 

키르히호프 법칙

전기 전자 회로를 논할 때 꼭 빠질 수 없는 법칙입니다.

초등학교 시절 직렬연결, 병렬연결의 과학 실험을 한 경험이 있을 것입니다.

이 또한 키르히호프 법칙 중 하나입니다.

 

 

키르히호프 법칙의 키르히호프는 독일의 물리학자인데요. 정상 전류에 대해서 옴의 법칙을 일반화한 것이 바로 이 키르히호프 법칙입니다. 전류에 대한 제1법칙과 열복사에 대한 제2법칙이 있습니다.

 

전류에 관한 법칙은 옴의 법칙을 확장한 것으로 전기회로에서 전류를 구할 때 사용되며, 열복사에 관한 법칙은 일정한 온도에서 같은 파장의 복사(전자기파)에 대한 물체의 흡수율과 반사율의 비는 물체의 성질에 관계없이 일정하다는 것을 보여주는 법칙입니다.

키르히호프의 전기회로에 관한 법칙

이 법칙은 1849년에 발표되었으며 전자기학 분야에서 정상 전류에 대한 옴의 법칙을 일반화하였다. 임의의 복잡한 회로를 흐르는 전류를 구할 때 사용되며, 전류에 관한 제1법칙과 전압에 관한 제2법칙이 있다. 이 두 법칙을 수식으로 나타낸 연립방정식의 해로 전류를 구할 수 있습니다.

 

 

제1법칙

접합점 법칙 또는 전류 법칙이라고 합니다. 회로 내의 어느 점을 취해도 그곳에 홀러 들어오거나(+) 흘러나가는 (-) 전류를 음양의 부호를 붙여 구별하면, 들어오고 나가는 전류의 총계는 0이 된다는 법칙입니다. 즉, 전류가 흐르는 길에서 들어오는 전류와 나가는 전류의 합은 같습니다. 제1법칙은 전하가 접합점에서 저절로 생기거 나 없어지지 않는다는 전하 보존법칙에 근거를 둡니다.

 

제2법칙

폐회로 법칙, 고리 법칙 또는 전압 법칙이라고 합니다. 임의의 닫힌회로(폐회로)에서 회로 내의 모든 전위차의 합은 0입니다. 즉, 임 의의 폐회로를 따라 한 바퀴 돌 때 그 회로의 기전력의 총합은 각 저항에 의한 전압 강하의 총합과 같다고 봅니다. 먼저 회로의 도는 방향(시계방향 또는 반시계 방향)을 정하고 그 방향으로 돌아가는 기전력 E와 전압강하 IR의 부호를 정합니다. 전류와 저항과의 곱의 총계는 그 속에 포함된 기전력의 총계와 같다고 봅니다. 이 법칙은 직류와 교류 모두 적용할 수 있으며, 저항 외에 인덕턴스, 콘덴서를 포함하거나 저항을 임피던스로 바꿀 수 있습니다. 제2법칙은 에너지 보존법칙에 근거를 둡니다.

 

 

키르히호프의 복사에 대한 법칙

키르히호프는 1857년 분젠과 스펙트럼 분석 연구를 시작하여 1859년에 'J. 프라운호퍼 선에 대하여'라는 논문에서 나트륨 D선의 암선과 휘선이 같  위치에 있음을 확인하고 이 스펙트럼선의 반전 현상을 설명하였습니다.
특히 흑체복사 개념을 도입하여 열역학적인 열평형 상태인 일정한 온도에서 같은 파장의 복사(전자기과)에 대한 물체의 흡수율과 반사율의 비는 물체의 성질에 관계없이 일정한 값을 가진다는 열복사의 법칙을 알아냈습니다. 여기서의 흡수 율은 물질이 흡수하는 복사에너지의 양과 입사하는 양의 비입니다. 따라서 어떠한 파장의 복사를 내는 능력이 클수록, 그것을 흡수하는 능력도 큽니다. 그리고 물질의 종류와는 무관합니다. 이를 통해 고온에서 일정한 휘선 스펙트럼을 지닌 빛을 내는 기체가 저온에서는 연속 스펙트럼을 지닌 빛 속에서 같은 과장의 스펙트럼을 지닌 빛을 흡수하는 이유를 설명할 수 있습니다.