회로이론 1: 연습 문제와 시험 문제

전기공학의 첫 회로 과목: 저항 회로망, 키르히호프 법칙, 마디 해석법과 메시 해석법, 회로 정리, 이상 연산 증폭기, 1차 과도 현상. 시험 문제는 보통 회로 하나를 주고 전압, 전류 또는 등가 회로를 구하게 하며, 여러 방법으로 풀 수 있는 경우가 많습니다.

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이 강의의 주제

  1. 저항의 직렬·병렬저항 3개 · 저항 4개 · 저항 6개 사다리계산 문제
  2. 마디 해석미지 마디 1개 · 미지 마디 2개 · 마디 2개, 전원 3개계산 문제
  3. 망 해석망 2개, 전원 1개 · 망 2개, 전원 2개 · 망 3개계산 문제
  4. 중첩의 원리전압원 2개 · 전압원 + 전류원 · 전원 3개계산 문제
  5. 테브난·노턴분배기 회로 · 직렬 저항과 부하 · 전류원과 부하계산 문제
  6. 연산 증폭기 회로반전 증폭기 · 비반전 증폭기 · 가산 증폭기계산 문제
  7. RC·RL 과도 현상RC 충전 · RL 회로 · 초기 전하가 있는 커패시터계산 문제

회로이론 1 시험 팁

  • 식을 하나라도 쓰기 전에 기준 마디와 모든 전류의 방향을 표시하세요. 감점의 대부분은 부호 실수에서 나옵니다.
  • 다른 방법으로 답을 검산하세요. 중첩의 원리와 마디 해석법은 같은 전압을 내야 합니다.
  • 단위에 주의하세요. kΩ에 mA를 곱하면 V, kΩ에 µF를 곱하면 ms가 됩니다.

예제 풀이

저항의 직렬·병렬쉬움
R1​ = 5 ΩIR1​+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

전원이 공급하며 R1에 흐르는 전류 IR1을(를) 구하시오.

V1 = 18 VR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 12 Ω

구하는 값: IR1 (A)

힌트 보기
  1. 회로를 한 단계씩 간단히 합니다. 직렬 저항은 더하고, 병렬 저항 두 개는 R₁R₂/(R₁ + R₂)로 합칩니다.
  2. R₂와 R₃는 모두 마디 A를 아래 도선에 연결하므로 병렬입니다. 이 쌍은 R₁과 직렬입니다.
  3. Req = 9 Ω.
정답과 단계별 풀이 보기

직렬과 병렬 저항: 직렬에서는 각 저항에 같은 전류가 흐르고 R = R₁ + R₂ + …. 병렬에서는 각 저항에 같은 전압이 걸리고 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. 사다리 회로는 하나의 합성 저항이 남을 때까지 한 쌍씩 줄입니다.

R1​ = 5 Ω+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원에서 가장 먼 끝에서 시작해 전원 쪽으로 돌아옵니다. 같은 전류가 흐르는 저항은 직렬, 같은 두 마디 사이의 저항은 병렬입니다.

R2 ∥ R3 = 6·12/(6+12) = 4 Ω
Req = R1 + R2 ∥ R3 = 5 + 4 = 9 Ω

전원 전류

전원은 Req만 보므로 옴의 법칙으로 전원이 내보내는 전류를 구합니다. 이 전류는 R₁에 흐릅니다.

IR1 = V1/Req = 18/9 = 2 A

답

IR1 = 2 A
마디 해석보통
−+Vs​ = 3 VIx​Is​1.5 AAR1​6 ΩR2​3 ΩB

A와 B 사이의 전압원 Vₛ는 + 단자가 B에 있으므로 VB − VA = Vₛ가 됩니다. 슈퍼노드를 이용한 마디 해석법으로 화살표처럼 A에서 B로 전압원을 지나는 전류 Ix을(를) 구하시오.

Is = 1.5 AVs = 3 VR1 = 6 ΩR2 = 3 Ω

구하는 값: Ix (A)

힌트 보기
  1. 접지가 아닌 두 마디 사이의 전압원은 그 차이를 고정합니다: VB − VA = Vs.
  2. A, B와 전원을 둘러싼 슈퍼노드에 대해 KCL 방정식 하나를 쓰세요: VA/R₁ + VB/R₂ = Is.
  3. VA = 1 V.
정답과 단계별 풀이 보기

마디 해석법: 기준 마디를 정하고, 모르는 마디 전압에 이름을 붙인 다음, 옴의 법칙 (I = ΔV/R)을 써서 각 미지 마디에서 키르히호프 전류 법칙을 세우고 연립 방정식을 풉니다.

슈퍼노드 만들기

A와 B 사이의 전압원에는 미지의 전류가 흐르므로 A나 B에서 따로 KCL을 쓸 수 없습니다. A, B와 전원을 하나의 슈퍼노드로 묶으세요. 들어오는 전류와 나가는 전류가 같습니다.

VB = VA + Vs = VA + 3
VA/R1 + VB/R2 = Is

풀기

VA/6 + (VA + 3)/3 = 1.5
VA = (1.5 − 3/3)/(1/6 + 1/3) = 1 V
VB = 1 + 3 = 4 V

전압원을 지나는 전류

전원을 A에서 B로 지나는 전류는 모두 마디 B에서 R₂를 통해 나갑니다.

Ix = VB/R2 = 4/3 = 1.333 A

답

Ix = 1.333 A

결과가 음수이면 실제 전류는 화살표와 반대로 흐릅니다.

연습 방법

  • “이 강의 연습하기”는 실제 시험처럼 모든 주제의 문제를 섞어서 냅니다.
  • 문제마다 값이 새로 바뀌므로 답이 아니라 푸는 방법을 익히게 됩니다.
  • 막혔나요? 먼저 작은 힌트를 열고, 필요할 때만 전체 해설을 보세요.
  • 모의고사는 제한 시간이 있고 힌트가 없으며, 끝나면 점수와 함께 전체 풀이를 검토할 수 있습니다.

이 강의의 계산기

직렬 및 병렬 저항 계산기분압기 계산기RC 시정수 계산기연산 증폭기 이득 계산기테브난 및 노턴 등가 회로 계산기옴의 법칙 계산기(전압, 전류, 저항, 전력)저항 색 코드 계산기(띠 4개, 5개, 6개)커패시터 계산기(직렬, 병렬, 전하, 에너지)

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