회로이론 1: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 14개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

새 문제강의로 돌아가기

인쇄 창에서 “PDF로 저장”을 선택하면 기기에 사본을 보관할 수 있습니다.

1공식과 풀이 방법

저항의 직렬·병렬

저항의 직렬 연결
Req = R1 + R2 + …
저항의 병렬 연결
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
두 저항의 병렬
Req = R1R2 / (R1 + R2)
옴의 법칙
V = I·R
전력
P = V·I = I²R = V²/R

방법

  1. 단자에서 가장 먼 회로망 끝에서 시작하세요.
  2. 직렬 저항은 더하고, 병렬 저항은 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …로 합성하세요.
  3. 단계마다 회로를 다시 그리세요.
  4. 단자 사이에 저항이 하나 남을 때까지 반복하세요.

마디 해석

키르히호프 전류 법칙
ΣIin = ΣIout
가지 전류
I = (Va − Vb)/R
기준 마디
Vground = 0

방법

  1. 기준 마디(접지)를 정하고 나머지 마디 전압에 이름을 붙이세요.
  2. 미지의 마디마다 키르히호프 전류 법칙을 쓰세요. 각 가지로 나가는 전류의 합은 들어오는 전류의 합과 같습니다.
  3. 모든 가지 전류를 (Va − Vb)/R로 나타내세요.
  4. 연립방정식을 푼 다음 필요한 전류를 구하세요.

망 해석

키르히호프 전압 법칙
모든 루프에서 ΣV = 0
공유 저항
전류 = I1 − I2
망 안의 전류원
그 망 전류가 정해짐

방법

  1. 회로의 모든 망(창)에 시계 방향 전류를 그리세요.
  2. 각 망을 따라 키르히호프 전압 법칙을 적용하세요. 전압 강하의 합은 0입니다.
  3. 두 망이 공유하는 저항에 흐르는 전류는 두 망 전류의 차입니다.
  4. 방정식을 푸세요. 결과가 음수이면 전류가 반대 방향으로 흐릅니다.

중첩의 원리

중첩의 원리
x = x1 + x2 + … (one source at a time)
제거한 전압원
단락 (0 V)
제거한 전류원
개방 (0 A)
전압 분배
V2 = V·R2/(R1 + R2)
전류 분배
I1 = I·R2/(R1 + R2)

방법

  1. 독립 전원의 수를 세세요. 전원 하나마다 더 간단한 회로를 하나씩 풉니다.
  2. 전원 하나만 남기고 나머지는 끄세요. 전압원은 단락(도선)이 되고, 전류원은 개방(끊어진 부분)이 됩니다.
  3. 간단해진 회로에서 필요한 전압이나 전류를 구하고, 그 방향을 기록하세요.
  4. 모든 전원에 대해 반복한 뒤, 각 기여분을 부호와 함께 더하세요.

테브난·노턴

테브난 전압
Vth = Vopen circuit
테브난 저항
Rth: 모든 전원을 제거하고 a–b에서 본 저항
노턴 전류
IN = Vth/Rth
부하 전류
IL = Vth/(Rth + RL)
최대 전력 전달
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

방법

  1. 부하를 떼어 내고 두 단자를 a와 b로 표시하세요.
  2. a와 b 사이의 개방 전압을 구하세요. 이것이 Vth입니다.
  3. 모든 독립 전원을 끄고 a–b에서 본 저항을 구하세요. 이것이 Rth입니다.
  4. 부하를 등가 회로에 다시 연결합니다: Vth와 Rth의 직렬.
  5. 노턴 등가 회로로 변환합니다: IN = Vth/Rth, RN = Rth를 병렬로.

연산 증폭기 회로

반전 증폭기
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
비반전 증폭기
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
가산 증폭기
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
이상적인 연산 증폭기
V+ = V−, Iin = 0

RC·RL 과도 현상

시정수
τ = RC | τ = L/R
응답
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
직류에서의 커패시터
개방; vC는 갑자기 변할 수 없음
직류에서의 인덕터
단락; iL은 갑자기 변할 수 없음
정상 상태 값
t ≈ 5τ

방법

  1. 스위칭 직후의 초깃값을 구하세요. 커패시터 전압과 인덕터 전류는 갑자기 변할 수 없습니다.
  2. 스위칭 후 충분히 지난 뒤의 최종값을 구하세요. 커패시터는 개방 회로, 인덕터는 단락 회로처럼 동작합니다.
  3. 커패시터나 인덕터에서 본 저항을 이용해 시정수 τ = RC 또는 τ = L/R을 구하세요.
  4. x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ를 쓰세요.

2연습 문제

1.저항의 직렬·병렬보통
R1​ = 6 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​15 ΩIR2​AR4​12 ΩB

R2에 흐르는 전류 IR2을(를) 구하시오.

V1 = 6 VR1 = 6 ΩR2 = 15 ΩR3 = 20 ΩR4 = 12 Ω
IR2 = A
2.저항의 직렬·병렬어려움
R1​ = 25 ΩIR1​R3​ = 4 ΩR5​ = 5 Ω+−V1​18 VR2​25 ΩAR4​25 ΩBR6​20 Ω

전원이 공급하며 R1에 흐르는 전류 IR1을(를) 구하시오.

V1 = 18 VR1 = 25 ΩR2 = 25 ΩR3 = 4 ΩR4 = 25 ΩR5 = 5 ΩR6 = 20 Ω
IR1 = A
3.마디 해석보통
−+Vs​ = 6 VIs​3 AAR1​8 ΩR2​6 ΩB

A와 B 사이의 전압원 Vₛ는 + 단자가 B에 있으므로 VB − VA = Vₛ가 됩니다. 슈퍼노드를 이용한 마디 해석법으로 마디 전압 VA (접지 기준)을(를) 구하시오.

Is = 3 AVs = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 6 Ω
VA = V
4.마디 해석어려움
R1​ = 12 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​30 VR2​6 ΩAR4​25 ΩBIs​?

마디 A의 전압이 VA = 23 V가 될 때까지 전류원을 조정한다. 마디 해석법을 이용해 전원 전류 Is(방향은 그림과 같음)을(를) 구하시오.

V1 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 6 ΩR3 = 4 ΩR4 = 25 ΩVA = 23 V
Is = A
5.망 해석보통
R1​ = 3 ΩR2​ = 8 Ω+−VR2​+−V1​6 VR3​8 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

망 해석법을 이용해 표시된 극성에서 R2 양단의 전압 VR2을(를) 구하시오.

V1 = 6 VV2 = 30 VR1 = 3 ΩR2 = 8 ΩR3 = 8 Ω
VR2 = V
6.망 해석어려움
R1​ = 10 ΩR2​ = 30 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​36 VR4​4 ΩAR5​8 ΩB+−V2​6 VI1​I2​I3​

망 해석법을 이용해 망 전류 I2 (시계 방향)을(를) 구하시오.

V1 = 36 VV2 = 6 VR1 = 10 ΩR2 = 30 ΩR3 = 30 ΩR4 = 4 ΩR5 = 8 Ω
I2 = A
7.중첩의 원리보통
R1​ = 5 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​24 VR2​4 ΩIR2​AR4​8 ΩBIs​4 A

중첩의 원리를 이용해 화살표 방향으로 R2에 흐르는 전류 IR2을(를) 구하시오.

V1 = 24 VIs = 4 AR1 = 5 ΩR2 = 4 ΩR3 = 4 ΩR4 = 8 Ω
IR2 = A
8.중첩의 원리어려움
선형 회로V1​V2​Is​IRL​

선형 저항 회로에 독립 전원 세 개 V1, V2, Is이(가) 있다. 부하 전류 I를 세 번 측정했다. 모든 전원이 정상값일 때 I = 18 mA이다. V1을(를) 두 배로 하고 나머지 둘은 그대로 두면 I = 26.5 mA이다. Is의 방향을 반대로 하고 나머지 둘은 그대로 두면 I = 13 mA이다. V2을(를) 끄고 V1와(과) Is이(가) 정상값일 때의 부하 전류 I을(를) 구하시오.

정상: I = 18 mA2·V1: I = 26.5 mA−Is: I = 13 mA
I = mA
9.테브난·노턴보통
R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​9 VR2​12 ΩARL​2 ΩIL​B

a–b 사이에 부하 RL = 2 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 IL을(를) 구하시오.

V1 = 9 VR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 8 ΩRL = 2 Ω
IL = A
10.테브난·노턴어려움
R1​ = 6 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​10 VR2​25 ΩAIs​4 ABRL​10 ΩIL​

a–b 사이에 부하 RL = 10 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 IL을(를) 구하시오.

V1 = 10 VIs = 4 AR1 = 6 ΩR2 = 25 ΩR3 = 12 ΩRL = 10 Ω
IL = A
11.연산 증폭기 회로보통
−+Vout​Rf​ = ?R1​ = 4.7 kΩVin​

이 비반전 증폭기의 전압 이득이 21이(가) 되도록 하는 귀환 저항 Rf을(를) 고르시오.

R1 = 4.7 kΩAv = 21
Rf = kΩ
12.연산 증폭기 회로어려움
−+Vout​C = 0.47 µFVin​ = 0.3 VR = 4.7 kΩ

적분기는 ±15 V 전원의 이상적인 연산 증폭기를 쓰며, 출력은 ±13 V에서 포화된다. t = 0에 일정한 입력 Vin = 0.3 V를 가할 때 커패시터는 충전되어 있지 않다. t = 10 ms에서의 출력 전압 Vout을(를) 구하시오.

Vin = 0.3 VR = 4.7 kΩC = 0.47 µFVsat = ±13 Vt = 10 ms
Vout = V
13.RC·RL 과도 현상보통
R = 22 Ωt = 0L10 mHi(t)

인덕터에 2.5 A의 정상 전류가 흐른다. t = 0에 스위치가 R을 통한 루프를 닫고 전원이 제거되어, 인덕터 전류는 R을 통해 감쇠한다. 전류가 1.25 A로 떨어지는 데 얼마나 걸리는가? t을(를) 구하시오.

i(0) = 2.5 AR = 22 ΩL = 10 mH
t = ms
14.RC·RL 과도 현상어려움
+−Vs​12 Vt = 0R = 10 kΩC?+−vC​

타이머가 t = 0에 12 V 전원에서 저항을 통해 충전되지 않은 커패시터를 충전하기 시작한다. 타이머는 시작 후 정확히 25 ms에 커패시터 전압이 9.6 V에 도달할 때 작동해야 한다. R = 10 kΩ일 때 필요한 커패시턴스 C을(를) 구하시오.

Vs = 12 VVth = 9.6 VT = 25 msR = 10 kΩ
C = µF

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: IR2 = 0.252 A

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​ = 6 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​15 ΩAR4​12 ΩB

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

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

R3 + R4 = 20 + 12 = 32 Ω
R2 ∥ 32 = 15·32/(15+32) = 10.21 Ω
Req = R1 + 10.21 = 6 + 10.21 = 16.21 Ω

전원 전류

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

IR1 = V1/Req = 6/16.21 = 0.3701 A

R₂에 흐르는 전류

R₁의 전압 강하를 빼면 마디 A의 전압, 즉 R₂ 양단 전압이 됩니다.

VA = V1 − IR1·R1 = 6 − 0.3701·6 = 3.78 V
IR2 = VA/R2 = 3.78/15 = 0.252 A

답

IR2 = 0.252 A
2.저항의 직렬·병렬

답: IR1 = 0.5152 A

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​ = 25 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 5 Ω+−V1​18 VR2​25 ΩAR4​25 ΩBR6​20 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.

R5 + R6 = 5 + 20 = 25 Ω
R4 ∥ 25 = 12.5 Ω
R3 + 12.5 = 16.5 Ω
R2 ∥ 16.5 = 9.94 Ω
Req = R1 + 9.94 = 25 + 9.94 = 34.94 Ω

전원 전류

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

IR1 = V1/Req = 18/34.94 = 0.5152 A

답

IR1 = 0.5152 A
3.마디 해석

답: VA = 6.857 V

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 + 6
VA/R1 + VB/R2 = Is

풀기

VA/8 + (VA + 6)/6 = 3
VA = (3 − 6/6)/(1/8 + 1/6) = 6.857 V
VB = 6.857 + 6 = 12.86 V

답

VA = 6.857 V
4.마디 해석

답: Is = 4.69 A

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.

마디 A에서의 KCL

VA를 알고 있으므로 이 방정식에서 VB가 나옵니다.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
(23 − 30)/12 + 23/6 = (VB − 23)/4
3.25 = (VB − 23)/4 → VB = 36 V

마디 B에서의 KCL

저항을 통해 B에서 나가는 전류는 전원이 B로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

Is = (VB − VA)/R3 + VB/R4 = (36 − 23)/4 + 36/25 = 4.69 A

답

Is = 4.69 A
5.망 해석

답: VR2 = −20.14 V

망 해석법: 평면 회로의 각 창에 고유한 루프 전류를 주고, 각 루프에서 키르히호프 전압 법칙(전압 강하의 합 = 전압 상승의 합)을 세워 풉니다. 가지 전류는 망 전류이거나, 공유 가지에서는 두 망 전류의 차입니다.

R1​ = 3 ΩR2​ = 8 Ω+−V1​6 VR3​8 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

망 전류 정하기

각 창마다 시계 방향 전류를 그립니다: I1, I2. 두 망이 공유하는 저항에는 두 전류의 차가 흐릅니다.

망 1의 KVL

시계 방향으로 돌면 저항의 전압 강하 합은 전원의 전압 상승 합과 같습니다 (진행 방향으로 −에서 +).

R1·I1 + R3(I1 − I2) = V1
3·I1 + 8(I1 − I2) = 6
11·I1 − 8·I2 = 6

망 2의 KVL

시계 방향으로 돌면 저항의 전압 강하 합은 전원의 전압 상승 합과 같습니다 (진행 방향으로 −에서 +).

R2·I2 + R3(I2 − I1) = −V2
8·I2 + 8(I2 − I1) = (−30)
−8·I1 + 16·I2 = −30

풀기

Δ = (11)(16) − (−8)(−8) = 112
I1 = Δ1/Δ = −144/112 = −1.286 A
I2 = Δ2/Δ = −282/112 = −2.518 A

답

IR2 = I2 = −2.518 A
VR2 = IR2·R2 = −2.518·8 = −20.14 V

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

6.망 해석

답: I2 = 0.2303 A

망 해석법: 평면 회로의 각 창에 고유한 루프 전류를 주고, 각 루프에서 키르히호프 전압 법칙(전압 강하의 합 = 전압 상승의 합)을 세워 풉니다. 가지 전류는 망 전류이거나, 공유 가지에서는 두 망 전류의 차입니다.

R1​ = 10 ΩR2​ = 30 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​36 VR4​4 ΩAR5​8 ΩB+−V2​6 VI1​I2​I3​

망 전류 정하기

각 창마다 시계 방향 전류를 그립니다: I1, I2, I3. 두 망이 공유하는 저항에는 두 전류의 차가 흐릅니다.

망 1의 KVL

시계 방향으로 돌면 저항의 전압 강하 합은 전원의 전압 상승 합과 같습니다 (진행 방향으로 −에서 +).

R1·I1 + R4(I1 − I2) = V1
10·I1 + 4(I1 − I2) = 36
14·I1 − 4·I2 = 36

망 2의 KVL

시계 방향으로 돌면 저항의 전압 강하 합은 전원의 전압 상승 합과 같습니다 (진행 방향으로 −에서 +).

R2·I2 + R4(I2 − I1) + R5(I2 − I3) = 0
30·I2 + 4(I2 − I1) + 8(I2 − I3) = 0
−4·I1 + 42·I2 − 8·I3 = 0

망 3의 KVL

시계 방향으로 돌면 저항의 전압 강하 합은 전원의 전압 상승 합과 같습니다 (진행 방향으로 −에서 +).

R3·I3 + R5(I3 − I2) = −V2
30·I3 + 8(I3 − I2) = (−6)
−8·I2 + 38·I3 = −6

풀기

Δ = 계수 행렬의 행렬식 = 20840
I1 = Δ1/Δ = 54960/20840 = 2.637 A
I2 = Δ2/Δ = 4800/20840 = 0.2303 A
I3 = Δ3/Δ = −2280/20840 = −0.1094 A

답

I2 = 0.2303 A

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

7.중첩의 원리

답: IR2 = 3.5 A

중첩의 원리: 선형 회로에서 모든 전압이나 전류는 각 독립 전원이 단독으로 작용할 때의 응답을 합한 것입니다. 전원을 끄려면 이상 전압원은 단락으로, 이상 전류원은 개방으로 바꿉니다. 저항은 그대로 둡니다.

R1​ = 5 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​24 VR2​4 ΩAR4​8 ΩB개방

경우 1 · V1만 작용

Iₛ가 개방되므로 R₃와 R₄는 A에서 접지까지 하나의 직렬 가지를 이루고, 이 가지는 R₂와 병렬입니다.

R3+R4 = 4+8 = 12 Ω
R2 ∥ (R3+R4) = 4·12/(4+12) = 3 Ω
VA = 24·3/(5+3) = 9 V
VB = VA·R4/(R3+R4) = 9·8/12 = 6 V
IR2′ = (VA − 0)/R2 = (9 − 0)/4 = 2.25 A
R1​ = 5 ΩR3​ = 4 Ω단락R2​4 ΩAR4​8 ΩBIs​4 A

경우 2 · Is만 작용

V₁이 단락되므로 R₁은 R₂와 병렬입니다. Iₛ는 B에서 R₄와 R₃를 지나는 경로로 나뉩니다.

R1 ∥ R2 = 5·4/(5+4) = 2.222 Ω
Req = R4 ∥ (R3+R1∥R2) = 8 ∥ 6.222 = 3.5 Ω
VB = Is·Req = 4·3.5 = 14 V
VA = VB·(R1∥R2)/(R3+R1∥R2) = 14·2.222/6.222 = 5 V
IR2″ = (VA − 0)/R2 = (5 − 0)/4 = 1.25 A

성분을 더하기

IR2 = IR2′ + IR2″
IR2 = 2.25 + 1.25 = 3.5 A

결과가 음수이면 실제로는 전류가 화살표와 반대로 흐른다는 뜻입니다.

8.중첩의 원리

답: I = 11 mA

중첩의 원리: 선형 회로에서 모든 전압이나 전류는 각 독립 전원이 단독으로 작용할 때의 응답을 합한 것입니다. 전원을 끄려면 이상 전압원은 단락으로, 이상 전류원은 개방으로 바꿉니다. 저항은 그대로 둡니다.

측정값을 기여분으로 쓰기

각 기여분은 자기 전원에 비례합니다.

I₁ + I₂ + I₃ = 18
2·I₁ + I₂ + I₃ = 26.5
I₁ + I₂ − I₃ = 13

기여분 구하기

I₁ = 26.5 − 18 = 8.5 mA
I₃ = (18 − 13)/2 = 2.5 mA
I₂ = 18 − 8.5 − 2.5 = 7 mA

V₂ 끄기

I = I₁ + I₃ = 8.5 + 2.5 = 11 mA

답

I = 11 mA
9.테브난·노턴

답: IL = 0.5806 A

테브난 정리: 모든 선형 2단자 회로는 하나의 전압원 Vth와 저항 Rth의 직렬 회로처럼 동작합니다. 노턴 정리는 같은 회로를 전류원 IN = Vth/Rth와 Rth의 병렬 회로로 나타냅니다.

R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω단락R2​12 ΩAabRth​

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

전압원은 단락으로, 전류원은 개방으로 바꾼 뒤 a–b에서 회로를 들여다봅니다.

R1 ∥ R2 = 3·12/(3+12) = 2.4 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2.4 + 8 = 10.4 Ω
R1​ = 3 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​9 VR2​12 ΩAab+−Vth​

개방 전압 Vth 구하기

a–b가 개방되면 R₃에 전류가 흐르지 않으므로 전압 강하가 없고 V_b = V_A입니다. R₁과 R₂는 전압 분배기를 이룹니다.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 9·12/(3+12) = 7.2 V
Rth​ = 10.4 Ω+−Vth​7.2 VRL​2 ΩIL​

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

테브난 전원과 직렬 R_th는 a–b에서 원래 회로와 똑같이 동작하므로, 부하는 단순한 직렬 루프를 보게 됩니다.

IL = Vth/(Rth + RL) = 7.2/(10.4 + 2) = 0.5806 A
10.테브난·노턴

답: IL = 2.81 A

테브난 정리: 모든 선형 2단자 회로는 하나의 전압원 Vth와 저항 Rth의 직렬 회로처럼 동작합니다. 노턴 정리는 같은 회로를 전류원 IN = Vth/Rth와 Rth의 병렬 회로로 나타냅니다.

R1​ = 6 ΩR3​ = 12 Ω단락R2​25 ΩA개방BabRth​

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

전압원은 단락으로, 전류원은 개방으로 바꾼 뒤 a–b에서 회로를 들여다봅니다.

R1 ∥ R2 = 6·25/(6+25) = 4.839 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 4.839 + 12 = 16.84 Ω
R1​ = 6 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​10 VR2​25 ΩAIs​4 ABab+−Vth​

개방 전압 Vth 구하기

a–b가 개방되면 Iₛ가 흐를 수 있는 경로는 R₃를 거쳐 마디 A로 가는 것뿐입니다. V₁과 Iₛ의 중첩으로 V_A를 구한 뒤 R₃의 전압 강하를 더합니다.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 8.065 + 4·4.839 = 27.42 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 27.42 + 4·12 = 75.42 V
Rth​ = 16.84 Ω+−Vth​75.42 VRL​10 ΩIL​

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

테브난 전원과 직렬 R_th는 a–b에서 원래 회로와 똑같이 동작하므로, 부하는 단순한 직렬 루프를 보게 됩니다.

IL = Vth/(Rth + RL) = 75.42/(16.84 + 10) = 2.81 A
11.연산 증폭기 회로

답: Rf = 94 kΩ

이상 연산 증폭기 규칙: 부귀환이 있으면 연산 증폭기는 두 입력이 같은 전압(V₋ = V₊)이 되도록 출력을 조절하고, 어느 입력으로도 전류가 흘러 들어가지 않습니다. 이 두 사실로 반전 입력에서 KCL을 세우면 출력이 나옵니다.

비반전 증폭기의 이득

V₋ = V₊ = Vin이고 R₁의 전류는 Rf에도 흐르므로 Vout = Vin·(1 + Rf/R₁).

Av = 1 + Rf/R1
Rf = (21 − 1)·4.7 = 94 kΩ

답

Rf = 94 kΩ
12.연산 증폭기 회로

답: Vout = −1.358 V

이상 연산 증폭기 규칙: 부귀환이 있으면 연산 증폭기는 두 입력이 같은 전압(V₋ = V₊)이 되도록 출력을 조절하고, 어느 입력으로도 전류가 흘러 들어가지 않습니다. 이 두 사실로 반전 입력에서 KCL을 세우면 출력이 나옵니다.

입력 전류와 증가율

kΩ × µF는 밀리초입니다.

RC = 4.7 kΩ · 0.47 µF = 2.209 ms
증가율 = −Vin/(RC) = −0.3/2.209 = −0.1358 V/ms

주어진 시각의 출력

이상값이 ±Vsat 안에 있으므로 적분기는 아직 잘리지 않았습니다.

Vout = −Vin·t/(RC) = −0.3·10/2.209 = −1.358 V

답

Vout = −1.358 V
13.RC·RL 과도 현상

답: t = 0.3151 ms

1차 과도 현상: 커패시터나 인덕터가 하나인 회로에서 모든 전압과 전류는 초기값에서 최종값으로 지수적으로 변합니다: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC 또는 τ = L/R. 약 5τ 뒤에 회로가 정상 상태가 됩니다.

시정수

τ = L/R = 10 mH / 22 Ω = 0.4545 ms

시간에 대해 풀기

1.25 = 2.5·e−t/τ → t = τ·ln(2.5/1.25)
t = 0.4545·ln(2) = 0.3151 ms

답

t = 0.3151 ms
14.RC·RL 과도 현상

답: C = 1.553 µF

1차 과도 현상: 커패시터나 인덕터가 하나인 회로에서 모든 전압과 전류는 초기값에서 최종값으로 지수적으로 변합니다: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC 또는 τ = L/R. 약 5τ 뒤에 회로가 정상 상태가 됩니다.

필요한 시정수

9.6 = 12·(1 − e−25/τ) → τ = 25/ln(12/(12 − 9.6))
τ = 25/1.609 = 15.53 ms

정전 용량

kΩ × µF는 밀리초입니다.

C = τ/R = 15.53/10 = 1.553 µF

답

C = 1.553 µF

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-1