나란히 놓았는지보다 양 끝의 연결을 봅니다
작업대에 저항 두 개를 나란히 놓았다고 병렬 회로가 되지는 않습니다. 직렬은 전류가 첫 저항을 지난 뒤 두 번째 저항을 지나도록 하나의 경로로 연결한 것입니다. 병렬은 두 저항의 한쪽 끝들을 같은 접점에, 다른 쪽 끝들도 또 하나의 같은 접점에 연결한 것입니다.
활동은 두 접점 사이에 전원이 일정한 전압을 유지한다고 가정합니다. 전압은 전하 하나당 전달할 수 있는 에너지의 차이, 전류는 단위 시간에 흐르는 전하의 양입니다. 저항값은 같은 전압에서 전류가 얼마나 흐를지 결정하는 관계에 들어가며, 여기서는 V = IR이라는 옴의 법칙을 따르는 부품만 다룹니다.
직렬에서는 두 저항에 같은 전류가 흐릅니다
100옴 저항 두 개를 직렬로 연결하면 합성저항은 100 + 100 = 200옴입니다. 전체에 3볼트가 걸리면 전류는 3 ÷ 200 = 0.015암페어, 즉 15밀리암페어입니다. 이 전류는 첫 저항과 두 번째 저항에서 같습니다.
전류가 첫 저항에서 일부 소모되어 둘째 저항에 적게 도착하는 것은 아닙니다. 각 저항에서는 전기 에너지가 열로 전달됩니다. 각 저항의 전압은 0.015 × 100 = 1.5볼트이며 둘을 더하면 전원 전압 3볼트가 됩니다. 같은 것은 전류이고, 나누어지는 것은 전압이라는 구별이 계산을 정리해 줍니다.
병렬에서는 각 갈래에 전원 전압이 그대로 걸립니다
연결만 병렬로 바꾸면 두 저항 각각의 양 끝에 3볼트가 걸립니다. 각 갈래 전류는 3 ÷ 100 = 0.03암페어, 즉 30밀리암페어입니다. 전원에서 나오는 전체 전류는 두 갈래를 합한 60밀리암페어입니다. 같은 부품 두 개를 썼지만 직렬일 때의 네 배가 되었습니다.
이 전체 회로를 저항 하나로 바꾸어 같은 전류가 흐르게 한다면 그 값은 3 ÷ 0.06 = 50옴입니다. 이를 합성저항이라고 합니다. 병렬에서는 1/R = 1/R₁ + 1/R₂로 계산하며, 양수인 저항 두 개의 합성저항은 더 작은 개별 저항보다도 작습니다. 전류가 흐를 갈래를 추가했기 때문입니다.
두 저항값이 다르면 어떤 값이 같게 남을까요?
두 번째 저항만 200옴으로 바꾸어 보세요. 직렬이면 합성저항 300옴, 전류 10밀리암페어입니다. 첫 저항의 전압은 1볼트, 둘째는 2볼트입니다. 두 저항의 전류는 같지만 전압은 저항값에 따라 달라집니다.
병렬로 바꾸면 첫 갈래는 30밀리암페어, 둘째는 15밀리암페어가 되어 전체 45밀리암페어입니다. 두 갈래 전압은 모두 3볼트로 같습니다. 화면의 전체 전류가 병렬에서는 갈래 전류의 합과, 직렬에서는 각 저항의 전류와 같은지 직접 검산해 보세요.
실제 전원과 전구에는 추가 조건이 있습니다
이 모형은 전류가 커져도 전원이 같은 전압을 유지한다고 가정합니다. 실제 전원에는 전류 한도와 내부 저항이 있으며 저항도 열을 받으면 값이 달라질 수 있습니다. 전구의 밝기를 이 계산만으로 단정하려면 전구의 온도와 저항 변화까지 고려해야 합니다.
여기서 확인한 결론은 일정한 전압 아래에서 이상적인 저항의 연결을 바꾼 결과입니다. 화면의 전류가 커졌다는 사실을 실제 장치에 더 많은 부품을 연결해도 된다는 안전 판단으로 바꾸어서는 안 됩니다. 이 활동은 배선 없이 숫자와 관계를 비교하는 학습용 실험입니다.