키르히호프 전압 법칙(KVL) 완벽 정리!

 

전기 회로를 분석할 때 **키르히호프 전류 법칙(KCL)**과 함께 **키르히호프 전압 법칙(KVL, Kirchhoff’s Voltage Law)**도 필수적인 개념입니다. 회로 내에서 전압이 어떻게 분배되는지 이해하면 전기 회로 분석이 훨씬 쉬워집니다.

 

 

1. 키르히호프 전압 법칙(KVL)이란? ⚡

**키르히호프 전압 법칙(KVL, Kirchhoff’s Voltage Law)**은 폐회로(closed loop)에서 전압의 총합이 항상 0이 된다는 법칙입니다. 즉, 전원의 전압 합과 회로 내에서 각 요소(저항, 인덕터 등)에서 발생하는 전압 강하 합이 같아야 합니다.

✅ 키르히호프 전압 법칙 공식

 

즉, 전원의 전압 합(공급된 전압) = 각 소자의 전압 강하 합

📌 이 법칙이 성립하는 이유:

• 전압은 **전위차(전기적인 높이 차이)**이므로, 회로를 한 바퀴 돌고 원래 위치로 돌아오면 전위차가 0이 되어야 함.
• 배터리 같은 전원에서 공급한 전압은 저항(R), 코일(L), 캐패시터(C) 등의 부품을 통과하면서 모두 소비됨.

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2. 키르히호프 전압 법칙의 개념과 그림

✅ 기본 개념

• 폐루프(Closed Loop): 전류가 순환하는 경로.
• 전압 강하(Voltage Drop): 전류가 저항을 지날 때 전압이 줄어드는 현상.
• 전압 상승(Voltage Rise): 전원이 공급하는 전압.

✅ 예제 회로 그림

   + (V1)  
   ┌───────(R1)───────┐  
   │                 │  
   │                 ↓  
  (전원)            (R2)  
   │                 │  
   └────────(R3)──────┘  
      -  

📌 설명:

• **V₁(전원)**에서 전압이 공급됨.
• **R₁, R₂, R₃(저항)**에서 전압 강하가 발생함.
• 키르히호프 전압 법칙에 의해 다음과 같은 식이 성립합니다.

 

즉, 전원의 전압은 모든 저항에서 소모된 전압의 합과 같아야 합니다.

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3. 키르히호프 전압 법칙 예제 문제 🎯

📌 문제 1: 아래 회로에서 V₁ = 12V, V₂ = 5V, V₃를 구하라

   +12V  
   ┌───────(R1, 5V)───────┐  
   │                      │  
   │                      ↓  
   │                     (R2, V3)  
   │                      │  
   └────────(R3, 7V)──────┘  
      -  

풀이:

키르히호프 전압 법칙(KVL)에 의해,

 

 

 

✅ 정답: V₃ = 0V (이 경우 R2에는 전압 강하가 없음)

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📌 문제 2: 아래 회로에서 V₁ = 24V, V₂ = 8V, V₃ = 6V일 때, V₄를 구하라.

   +24V  
   ┌───────(R1, 8V)───────┐  
   │                      │  
   │                      ↓  
   │                     (R2, 6V)  
   │                      │  
   └────────(R3, V4)──────┘  
      -  

풀이:

키르히호프 전압 법칙(KVL)에 의해,

 

 

 

✅ 정답: V₄ = 10V

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4. 키르히호프 전압 법칙 활용 분야

✔ 회로 분석: 복잡한 회로에서 각 소자의 전압을 구할 때 필수. ✔ PCB 설계: 전자기기 기판에서 적절한 전압 배분을 계산하는 데 사용됨. ✔ 전원 시스템: 배터리 및 전원 공급 장치에서 설계 검토 시 활용됨. ✔ 신호 분석: 전자 장치에서 신호 전달 경로 분석에 사용됨.

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✅ 결론

✔️ 키르히호프 전압 법칙(KVL)은 회로의 폐루프에서 공급된 전압과 소모된 전압이 같다는 법칙 ✔️ 공식: ✔️ 실전 문제 풀이를 통해 쉽게 적용 가능 ✔️ 회로 분석, 전자 설계, 전력 시스템 등 다양한 분야에서 활용