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1. 키르히호프의 법칙
1.1. 키르히호프 제1법칙(전류법칙)
1.1.1. 전류 보존의 법칙
전류 보존의 법칙은 전하 운반자(charge carrier)가 도체 내부에서 움직일 때, 전류는 흐르게 되며 전하는 항상 보존된다는 물리학의 기본적인 개념을 말한다. 회로의 한 부분에 전하가 축적되지 않는 조건에서는 한 지점으로 흘러들어오는 전하의 양과 같은 지점에서 흘러나가는 전하의 양이 같아야 한다. 즉, 전류는 전하 흐름의 비율이므로 한 지점으로 들어오는 전류와 흘러나가는 전류가 같아야 한다. 이는 키르히호프 제1법칙(전류법칙)에서 수식으로 표현되는데, 임의의 회로 노드에서 유입되는 전류의 합과 유출되는 전류의 합이 같다는 것을 의미한다. 예를 들어 그림 1에서와 같이 한 노드로 전류가 들어오는 경우 유입되는 전류의 방향을 양전류로 하여 표시하면 I1 + I3 = I2 + I5가 성립하게 된다. 이처럼 전류 보존의 법칙은 회로 내에서 전하가 소실되지 않고 보존되는 것을 의미하며, 이를 통해 복잡한 회로망에서도 전류의 흐름을 파악할 수 있게 된다.
1.1.2. 접합점에서의 전류의 대수합
접합점에서의 전류의 대수합은 키르히호프의 법칙의 핵심 원리 중 하나이다. 전하 운반자(charge carrier)가 도체 내부에서 움직일 때, 전류는 흐르게 되는데, 전하는 항상 보존된다는 물리학의 기본 개념에 따라 회로의 한 부분에 전하가 축적되지 않는 조건에서는 한 지점으로 흘러들어오는 전하의 양과 같은 지점에서 흘러나가는 전하의 양이 같아야 한다. 즉, 전류는 전하 흐름의 비율이므로 한 지점으로 들어오는 전류와 흘러나가는 전류가 같아야 한다.
그림 1에서 보듯이, 회로의 임의의 접합점(node)으로 유입되는 전류의 대수합과 유출되는 전류의 대수합은 0이 된다. 즉, 접합점에서 전류의 대수합은 항상 0이 된다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
∑I_k^{IN} = ∑I_k^{OUT}
∑I_k = 0
여기서 I_k는 k번째 전류를 나타낸다. 접합점에 n개의 전선이 연결되어 있다면 이 식은 일반화하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.
∑_{k=1}^{n} I_k = 0
이처럼 접합점에서의 전류의 대수합이 0이라는 키르히호프 제1법칙(전류법칙)은 전하 보존의 법칙에 기반하고 있으며, 회로 분석에 있어 매우 중요한 원리로 활용된다.
1.2. 키르히호프 제2법칙(전압법칙)
1.2.1. 전압 보존의 법칙
전압 보존의 법칙은...
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