회로이론 1: 벼락치기 팩

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

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1공식과 풀이 방법

저항의 직렬·병렬

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

방법

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

마디 해석

키르히호프 전류 법칙: ΣI_in = ΣI_out
가지 전류: I = (V_a − V_b)/R
기준 마디: V_ground = 0

방법

기준 마디(접지)를 정하고 나머지 마디 전압에 이름을 붙이세요.
미지의 마디마다 키르히호프 전류 법칙을 쓰세요. 각 가지로 나가는 전류의 합은 들어오는 전류의 합과 같습니다.
모든 가지 전류를 (V_a − V_b)/R로 나타내세요.
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

회로의 모든 망(창)에 시계 방향 전류를 그리세요.
각 망을 따라 키르히호프 전압 법칙을 적용하세요. 전압 강하의 합은 0입니다.
두 망이 공유하는 저항에 흐르는 전류는 두 망 전류의 차입니다.
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

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

테브난·노턴

테브난 전압: V_th = V_{open circuit}
테브난 저항: R_th: 모든 전원을 제거하고 a–b에서 본 저항
노턴 전류: I_N = V_th/R_th
부하 전류: I_L = V_th/(R_th + R_L)
최대 전력 전달: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

방법

부하를 떼어 내고 두 단자를 a와 b로 표시하세요.
a와 b 사이의 개방 전압을 구하세요. 이것이 V_th입니다.
모든 독립 전원을 끄고 a–b에서 본 저항을 구하세요. 이것이 R_th입니다.
부하를 등가 회로에 다시 연결합니다: V_th와 R_th의 직렬.
노턴 등가 회로로 변환합니다: I_N = V_th/R_th, R_N = R_th를 병렬로.

연산 증폭기 회로

반전 증폭기: V_out = −(R_f/R_in)·V_in
비반전 증폭기: V_out = (1 + R_f/R₁)·V_in
가산 증폭기: V_out = −R_f(V₁/R₁ + V₂/R₂)
이상적인 연산 증폭기: V₊ = V₋, I_in = 0

RC·RL 과도 현상

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

방법

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

2연습 문제

1.저항의 직렬·병렬보통

R₂에 흐르는 전류 I_R2을(를) 구하시오.

V₁ = 30 VR₁ = 5 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 8 ΩR₄ = 15 Ω

I_R2 = A

2.저항의 직렬·병렬어려움

전원이 공급하며 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VR₁ = 30 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 6 ΩR₄ = 25 ΩR₅ = 20 ΩR₆ = 30 Ω

I_R1 = A

3.마디 해석보통

마디 해석법을 이용해 마디 전압 V_A (접지 기준)을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VI_s = 1.5 AR₁ = 8 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 6 ΩR₄ = 10 Ω

V_A = V

4.마디 해석어려움

마디 해석법을 이용해 마디 전압 V_B (접지 기준)을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VI_s = 4 AV₂ = 9 VR₁ = 15 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 20 ΩR₅ = 12 Ω

V_B = V

5.망 해석보통

망 해석법을 이용해 망 전류 I₁ (시계 방향)을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VV₂ = 6 VR₁ = 5 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 3 Ω

I₁ = A

6.망 해석어려움

망 해석법을 이용해 화살표 방향으로 R₄에 흐르는 전류 I_R4을(를) 구하시오.

V₁ = 30 VV₂ = 12 VR₁ = 25 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 10 ΩR₄ = 6 ΩR₅ = 20 Ω

I_R4 = A

7.중첩의 원리보통

중첩의 원리를 이용해 화살표 방향으로 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VI_s = 5 AR₁ = 2 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 20 ΩR₄ = 20 Ω

I_R1 = A

8.중첩의 원리어려움

R₃의 전류 I_R3을(를) 0으로 만드는 전압원 V₂의 값(극성은 그림과 같음)을 구하시오.

V₁ = 10 VI_s = 6 AR₁ = 10 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 3 ΩR₄ = 6 Ω

V₂ = V

9.테브난·노턴보통

단자 a–b에서 본 테브난 전압 V_th을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VR₁ = 5 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 4 Ω

V_th = V

10.테브난·노턴어려움

노턴 전류 I_N을(를) 구하시오: 단자를 단락했을 때 a에서 b로 흐르는 전류.

V₁ = 12 VI_s = 1.5 AR₁ = 4 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 8 Ω

I_N = A

11.연산 증폭기 회로보통

연산 증폭기는 이상적이며 ±15 V 전원으로 동작한다. 출력 전압 V_out을(를) 구하시오.

V_in = −0.6 VR₁ = 2 kΩR_f = 2 kΩ

V_out = V

12.연산 증폭기 회로어려움

연산 증폭기는 이상적이며 ±15 V 전원으로 동작한다. 저항비가 맞지 않는다. 출력 전압 V_out을(를) 구하시오.

V₁ = 1.1 VV₂ = 2 VR₁ = 22 kΩR₂ = 10 kΩR₃ = 47 kΩR₄ = 2 kΩ

V_out = V

13.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. t = 5 ms에서 인덕터에 저장된 에너지 W을(를) mJ로 구하시오.

V_s = 12 VR = 15 ΩL = 68 mHt = 5 ms

W = mJ

14.RC·RL 과도 현상어려움

타이머가 t = 0에 5 V 전원에서 저항을 통해 충전되지 않은 커패시터를 충전하기 시작한다. 타이머는 시작 후 정확히 50 ms에 커패시터 전압이 4 V에 도달할 때 작동해야 한다. C = 4.7 µF일 때 필요한 저항 R을(를) 구하시오.

V_s = 5 VV_th = 4 VT = 50 msC = 4.7 µF

R = kΩ

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: I_R2 = 2.438 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.

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 = 8 + 15 = 23 Ω

R₂ ∥ 23 = 6·23/(6+23) = 4.759 Ω

R_eq = R₁ + 4.759 = 5 + 4.759 = 9.759 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 30/9.759 = 3.074 A

R₂에 흐르는 전류

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

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 30 − 3.074·5 = 14.63 V

I_R2 = V_A/R₂ = 14.63/6 = 2.438 A

답

I_R2 = 2.438 A

2.저항의 직렬·병렬

답: I_R1 = 0.7039 A

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 = 20 + 30 = 50 Ω

R₄ ∥ 50 = 16.67 Ω

R₃ + 16.67 = 22.67 Ω

R₂ ∥ 22.67 = 4.096 Ω

R_eq = R₁ + 4.096 = 30 + 4.096 = 34.1 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 24/34.1 = 0.7039 A

답

I_R1 = 0.7039 A

3.마디 해석

답: V_A = 4.765 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.

마디 설정

접지는 아래 도선입니다. 알고 있는 마디 전압은 전원에서 바로 나옵니다 (V₁ = 6 V). 미지수: V_A, V_B.

마디 A에서 KCL

저항을 통해 A에서 나가는 전류는 전원이 A(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_A/R₂ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₃ = 0

V_A/6 + (V_A − 6)/8 + (V_A − V_B)/6 = 0

0.4583·V_A − 0.1667·V_B = 0.75

마디 B에서 KCL

저항을 통해 B에서 나가는 전류는 전원이 B(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_B/R₄ + (V_B − V_A)/R₃ = I_s

V_B/10 + (V_B − V_A)/6 = 1.5

−0.1667·V_A + 0.2667·V_B = 1.5

풀기

Δ = (0.4583)(0.2667) − (−0.1667)(−0.1667) = 0.09444

V_A = Δ₁/Δ = 0.45/0.09444 = 4.765 V

V_B = Δ₂/Δ = 0.8125/0.09444 = 8.603 V

답

V_A = 4.765 V

4.마디 해석

답: V_B = 24 V

마디 설정

접지는 아래 도선입니다. 알고 있는 마디 전압은 전원에서 바로 나옵니다 (V₁ = 24 V, V₂ = 9 V). 미지수: V_A, V_B.

마디 A에서 KCL

저항을 통해 A에서 나가는 전류는 전원이 A(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_A/R₃ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₂ = 0

V_A/12 + (V_A − 24)/15 + (V_A − V_B)/4 = 0

0.4·V_A − 0.25·V_B = 1.6

마디 B에서 KCL

저항을 통해 B에서 나가는 전류는 전원이 B(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_B/R₅ + (V_B − V_A)/R₂ + (V_B − V₂)/R₄ = I_s

V_B/12 + (V_B − V_A)/4 + (V_B − 9)/20 = 4

−0.25·V_A + 0.3833·V_B = 4.45

풀기

Δ = (0.4)(0.3833) − (−0.25)(−0.25) = 0.09083

V_A = Δ₁/Δ = 1.726/0.09083 = 19 V

V_B = Δ₂/Δ = 2.18/0.09083 = 24 V

답

V_B = 24 V

5.망 해석

답: I₁ = 3.164 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.

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

5·I₁ + 3(I₁ − I₂) = 24

8·I₁ − 3·I₂ = 24

망 2의 KVL

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

R₂·I₂ + R₃(I₂ − I₁) = −V₂

5·I₂ + 3(I₂ − I₁) = (−6)

−3·I₁ + 8·I₂ = −6

풀기

Δ = (8)(8) − (−3)(−3) = 55

I₁ = Δ₁/Δ = 174/55 = 3.164 A

I₂ = Δ₂/Δ = 24/55 = 0.4364 A

답

I₁ = 3.164 A

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

6.망 해석

답: I_R4 = 1.099 A

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

25·I₁ + 6(I₁ − I₂) = 30

31·I₁ − 6·I₂ = 30

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

2·I₂ + 6(I₂ − I₁) + 20(I₂ − I₃) = 0

−6·I₁ + 28·I₂ − 20·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

10·I₃ + 20(I₃ − I₂) = (−12)

−20·I₂ + 30·I₃ = −12

풀기

Δ = 계수 행렬의 행렬식 = 12560

I₁ = Δ₁/Δ = 11760/12560 = 0.9363 A

I₂ = Δ₂/Δ = −2040/12560 = −0.1624 A

I₃ = Δ₃/Δ = −6384/12560 = −0.5083 A

답

I_R4 = I₁ − I₂ = 1.099 A

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

7.중첩의 원리

답: I_R1 = 5.133 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.

경우 1 · V₁만 작용

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

R₃+R₄ = 20+20 = 40 Ω

R₂ ∥ (R₃+R₄) = 6·40/(6+40) = 5.217 Ω

V_A = 24·5.217/(2+5.217) = 17.35 V

V_B = V_A·R₄/(R₃+R₄) = 17.35·20/40 = 8.675 V

I_R1′ = (V₁ − V_A)/R₁ = (24 − 17.35)/2 = 3.325 A

경우 2 · I_s만 작용

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

R₁ ∥ R₂ = 2·6/(2+6) = 1.5 Ω

R_eq = R₄ ∥ (R₃+R₁∥R₂) = 20 ∥ 21.5 = 10.36 Ω

V_B = I_s·R_eq = (−5)·10.36 = −51.81 V

V_A = V_B·(R₁∥R₂)/(R₃+R₁∥R₂) = −51.81·1.5/21.5 = −3.614 V

I_R1″ = (V₁ − V_A)/R₁ = (0 − −3.614)/2 = 1.807 A

성분을 더하기

I_R1 = I_R1′ + I_R1″

I_R1 = 3.325 + 1.807 = 5.133 A

결과가 음수이면 실제로는 전류가 화살표와 반대로 흐른다는 뜻입니다.

8.중첩의 원리

답: V₂ = 28 V

경우 1 · V₁ 단독 작용

V₂는 단락, Iₛ는 개방됩니다. A에서 보면 R₃는 직렬인 R₂+R₄와 병렬입니다.

R₃ ∥ (R₂+R₄) = 3 ∥ 8 = 2.182 Ω

V_A = 10·2.182/(10+2.182) = 1.791 V

V_B = V_A·R₄/(R₂+R₄) = 1.791·6/8 = 1.343 V

경우 2 · I_s 단독 작용

두 전압원이 모두 단락됩니다. Iₛ는 B에서 R₄(이제 접지로)와, R₁ ∥ R₃와 직렬인 R₂로 나뉩니다. Iₛ의 화살표는 아래, 즉 마디에서 멀어지는 쪽을 향하므로 Iₛ는 그 마디에서 전류를 빼냅니다. 그 항은 음의 부호로 들어갑니다.

R₁ ∥ R₃ = 2.308 Ω, 따라서 왼쪽 경로는 R₂+2.308 = 4.308 Ω

R_eq = R₄ ∥ 4.308 = 2.507 Ω

V_B = −I_s·R_eq = −6·2.507 = −15.04 V

V_A = V_B·2.308/4.308 = −8.06 V

경우 3 · V₂ 단독 작용, 1 V당

V₁은 단락, Iₛ는 개방됩니다. R₁ ∥ R₃가 A에 연결되고, R₂와 직렬로 B로 돌아갑니다.

R₁ ∥ R₃ = 2.308 Ω

V_A‴ = V₂·2.308/(6 + 2 + 2.308) = 0.2239·V₂

V_A를 0으로 두기

V_A = 0이면 R₃ 양단에 전압이 없으므로 전류는 0입니다.

V_A′ + V_A″ + V_A‴ = 1.791 + (−8.06) + 0.2239·V₂ = 0

V₂ = 6.269/0.2239 = 28 V

답

V₂ = 28 V

9.테브난·노턴

답: V_th = 1.714 V

테브난 정리: 모든 선형 2단자 회로는 하나의 전압원 V_th와 저항 R_th의 직렬 회로처럼 동작합니다. 노턴 정리는 같은 회로를 전류원 I_N = V_th/R_th와 R_th의 병렬 회로로 나타냅니다.

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 5·2/(5+2) = 1.429 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 1.429 + 4 = 5.429 Ω

개방 전압 V_th 구하기

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

V_th = V₁·R₂/(R₁+R₂) = 6·2/(5+2) = 1.714 V

10.테브난·노턴

답: I_N = −0.8077 A

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 4·6/(4+6) = 2.4 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 2.4 + 8 = 10.4 Ω

개방 전압 V_th 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.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 7.2 + (−1.5)·2.4 = 3.6 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 3.6 + (−1.5)·8 = −8.4 V

노턴 등가 회로

노턴 전원은 같은 회로를 R_th와 병렬인 전류원으로 본 것입니다. 그 전류는 a–b의 단락 전류입니다.

I_N = V_th/R_th = −8.4/10.4 = −0.8077 A

11.연산 증폭기 회로

답: V_out = −1.2 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.

반전 입력이 입력을 따라감

V₋ = V₊ = −0.6 V

I = V₋/R₁ = −0.6/2 = −0.3 mA

출력 전압

R₁의 전류는 R_f에도 흐릅니다.

V_out = V₋ + I·R_f = −0.6 + (−0.3)·2 = −1.2 V

답

V_out = −1.2 V

12.연산 증폭기 회로

답: V_out = −0.3813 V

+ 입력의 전압

V₊ = V₂·R₄/(R₃ + R₄) = 2·2/(47 + 2) = 0.08163 V

두 입력의 중첩

V₂ = 0이면 V₁은 반전 증폭기로 보입니다. V₁ = 0이면 V₊가 비반전 이득 1 + R₂/R₁로 증폭됩니다.

V_out = −(10/22)·1.1 + (1 + 10/22)·0.08163 = −0.5 + 0.1187 = −0.3813 V

답

V_out = −0.3813 V

13.RC·RL 과도 현상

답: W = 9.713 mJ

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.

시정수와 최종 전류

스위치를 닫고 오래 지나면 인덕터는 단락처럼 동작하므로 최종 전류는 R로만 정해집니다.

τ = L/R = 68 mH / 15 Ω = 4.533 ms

i(∞) = V_s/R = 12/15 = 0.8 A

주어진 시각의 전류

i(t) = 0.8·(1 − e^−5/4.533) = 0.5345 A

저장된 에너지

W = ½·L·i² = ½·68·0.5345² = 9.713 mJ

답

W = 9.713 mJ

14.RC·RL 과도 현상

답: R = 6.61 kΩ

필요한 시정수

4 = 5·(1 − e^−50/τ) → τ = 50/ln(5/(5 − 4))

τ = 50/1.609 = 31.07 ms

저항

kΩ × µF는 밀리초입니다.

R = τ/C = 31.07/4.7 = 6.61 kΩ

답

R = 6.61 kΩ

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

회로이론 1: 벼락치기 팩

1공식과 풀이 방법

저항의 직렬·병렬

방법

마디 해석

방법

망 해석

방법

중첩의 원리

방법

테브난·노턴

방법

연산 증폭기 회로

RC·RL 과도 현상

방법

2연습 문제

3용액

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원 전류

R₂에 흐르는 전류

답

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원 전류

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

망 전류 정하기

망 1의 KVL

망 2의 KVL

풀기

답

망 전류 정하기

망 1의 KVL

망 2의 KVL

망 3의 KVL

풀기

답

경우 1 · V1만 작용

경우 2 · Is만 작용

성분을 더하기

경우 1 · V1 단독 작용

경우 2 · Is 단독 작용

경우 3 · V2 단독 작용, 1 V당

VA를 0으로 두기

답

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

노턴 등가 회로

반전 입력이 입력을 따라감

출력 전압

답

+ 입력의 전압

두 입력의 중첩

답

시정수와 최종 전류

주어진 시각의 전류

저장된 에너지

답

필요한 시정수

저항

답

경우 1 · V₁만 작용

경우 2 · I_s만 작용

경우 1 · V₁ 단독 작용

경우 2 · I_s 단독 작용

경우 3 · V₂ 단독 작용, 1 V당

V_A를 0으로 두기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기