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 = 12 VR₁ = 12 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 6 Ω

I_R2 = A

2.저항의 직렬·병렬어려움

전원 V₁이(가) 보는 합성 저항 R_eq을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VR₁ = 4 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 15 ΩR₅ = 8 ΩR₆ = 2 Ω

R_eq = Ω

3.마디 해석보통

마디 해석법을 이용해 전류원 I_s이(가) 공급하는 전력 P_Is을(를) 구하시오.

V₁ = 30 VI_s = 1.5 AR₁ = 3 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 2 ΩR₄ = 3 Ω

P_Is = W

4.마디 해석어려움

마디 해석법을 이용해 화살표 방향으로 R₂에 흐르는 전류 I_R2을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VI_s = 4 AV₂ = 24 VR₁ = 6 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 12 ΩR₅ = 30 Ω

I_R2 = A

5.망 해석보통

망 해석법을 이용해 화살표 방향으로 R₃에 흐르는 전류 I_R3을(를) 구하시오.

V₁ = 12 VV₂ = 9 VR₁ = 12 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 6 Ω

I_R3 = A

6.망 해석어려움

망 해석법을 이용해 화살표 방향으로 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 10 VV₂ = 36 VR₁ = 15 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 15 ΩR₅ = 6 Ω

I_R1 = A

7.중첩의 원리보통

중첩의 원리를 이용해 화살표 방향으로 R₃에 흐르는 전류 I_R3을(를) 구하시오.

V₁ = 9 VI_s = 1 AR₁ = 2 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 6 ΩR₄ = 5 Ω

I_R3 = A

8.중첩의 원리어려움

중첩의 원리를 이용해 화살표 방향으로 R₄에 흐르는 전류 I_R4을(를) 구하시오.

V₁ = 30 VI_s = 3 AV₂ = 12 VR₁ = 6 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 4 Ω

I_R4 = A

9.테브난·노턴보통

단자 a–b에서 본 테브난 저항 R_th을(를) 구하시오.

V₁ = 18 VR₁ = 6 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 6 Ω

R_th = Ω

10.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 8 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 I_L을(를) 구하시오.

V₁ = 24 VI_s = 2 AR₁ = 30 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 4 ΩR_L = 8 Ω

I_L = A

11.연산 증폭기 회로보통

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

V_in = 1.9 VR₁ = 4.7 kΩR_f = 22 kΩ

V_out = V

12.연산 증폭기 회로어려움

이상적인 연산 증폭기 두 단이 종속 연결되어 있다: 반전 증폭기(R₁, R_f1) 다음에 비반전 증폭기(접지 쪽 R₂, 귀환에 R_f2)가 있다. 둘 다 ±15 V 전원으로 동작한다. 입력은 V_in = 0.6 V이다. 출력 전압 V_out을(를) 구하시오.

R₁ = 2 kΩR_f1 = 10 kΩR₂ = 22 kΩR_f2 = 10 kΩV_in = 0.6 V

V_out = V

13.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. t = 1 ms에서 인덕터 전압 v_L을(를) 구하시오.

V_s = 24 VR = 22 ΩL = 22 mHt = 1 ms

v_L = V

14.RC·RL 과도 현상어려움

R₂ 양단의 스위치가 오랫동안 열려 있었으므로 인덕터 전류는 정상 상태이다. t = 0에 스위치가 닫혀 R₂을(를) 단락한다. t = 0 후 얼마 만에 인덕터 전류가 1.3 A에 도달하는가? t을(를) 구하시오.

V_s = 10 VR₁ = 5 ΩR₂ = 5 ΩL = 22 mH

t = ms

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: I_R2 = 0.433 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 = 15 + 6 = 21 Ω

R₂ ∥ 21 = 10·21/(10+21) = 6.774 Ω

R_eq = R₁ + 6.774 = 12 + 6.774 = 18.77 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 12/18.77 = 0.6392 A

R₂에 흐르는 전류

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

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 12 − 0.6392·12 = 4.33 V

I_R2 = V_A/R₂ = 4.33/10 = 0.433 A

답

I_R2 = 0.433 A

2.저항의 직렬·병렬

답: R_eq = 10.35 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 = 8 + 2 = 10 Ω

R₄ ∥ 10 = 6 Ω

R₃ + 6 = 11 Ω

R₂ ∥ 11 = 6.346 Ω

R_eq = R₁ + 6.346 = 4 + 6.346 = 10.35 Ω

답

R_eq = 10.35 Ω

3.마디 해석

답: P_Is = 19.52 W

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 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/20 + (V_A − 30)/3 + (V_A − V_B)/2 = 0

0.8833·V_A − 0.5·V_B = 10

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/3 + (V_B − V_A)/2 = 1.5

−0.5·V_A + 0.8333·V_B = 1.5

풀기

Δ = (0.8833)(0.8333) − (−0.5)(−0.5) = 0.4861

V_A = Δ₁/Δ = 9.083/0.4861 = 18.69 V

V_B = Δ₂/Δ = 6.325/0.4861 = 13.01 V

전류원이 공급하는 전력

전원은 Iₛ를 접지(0 V)에서 V_B로, 마디 B을(를) 향해 위로 밀어 올립니다. 전류가 + 단자에서 나오는 전원은 P = V·I를 공급합니다.

P_Is = V_B·I_s = 13.01·1.5 = 19.52 W

답

P_Is = 19.52 W

4.마디 해석

답: I_R2 = 1.992 A

마디 설정

접지는 아래 도선입니다. 알고 있는 마디 전압은 전원에서 바로 나옵니다 (V₁ = 24 V, V₂ = −24 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/5 + (V_A − 24)/6 + (V_A − V_B)/20 = 0

0.4167·V_A − 0.05·V_B = 4

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/30 + (V_B − V_A)/20 + (V_B − (−24))/12 = (−4)

−0.05·V_A + 0.1667·V_B = −6

풀기

Δ = (0.4167)(0.1667) − (−0.05)(−0.05) = 0.06694

V_A = Δ₁/Δ = 0.3667/0.06694 = 5.477 V

V_B = Δ₂/Δ = −2.3/0.06694 = −34.36 V

답

I_R2 = (V_A − V_B)/R₂ = (5.477 − −34.36)/20 = 1.992 A

5.망 해석

답: I_R3 = 1.143 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

12·I₁ + 6(I₁ − I₂) = 12

18·I₁ − 6·I₂ = 12

망 2의 KVL

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

R₂·I₂ + R₃(I₂ − I₁) = −V₂

3·I₂ + 6(I₂ − I₁) = (−9)

−6·I₁ + 9·I₂ = −9

풀기

Δ = (18)(9) − (−6)(−6) = 126

I₁ = Δ₁/Δ = 54/126 = 0.4286 A

I₂ = Δ₂/Δ = −90/126 = −0.7143 A

답

I_R3 = I₁ − I₂ = 1.143 A

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

6.망 해석

답: I_R1 = −0.2199 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

15·I₁ + 15(I₁ − I₂) = 10

30·I₁ − 15·I₂ = 10

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

3·I₂ + 15(I₂ − I₁) + 6(I₂ − I₃) = 0

−15·I₁ + 24·I₂ − 6·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

5·I₃ + 6(I₃ − I₂) = (−36)

−6·I₂ + 11·I₃ = −36

풀기

Δ = 계수 행렬의 행렬식 = 4365

I₁ = Δ₁/Δ = −960/4365 = −0.2199 A

I₂ = Δ₂/Δ = −4830/4365 = −1.107 A

I₃ = Δ₃/Δ = −16920/4365 = −3.876 A

답

I_R1 = I₁ = −0.2199 A

음의 망 전류는 반시계 방향으로 흐릅니다.

7.중첩의 원리

답: I_R3 = 0.9195 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 = 6+5 = 11 Ω

R₂ ∥ (R₃+R₄) = 5·11/(5+11) = 3.438 Ω

V_A = 9·3.438/(2+3.438) = 5.69 V

V_B = V_A·R₄/(R₃+R₄) = 5.69·5/11 = 2.586 V

I_R3′ = (V_A − V_B)/R₃ = (5.69 − 2.586)/6 = 0.5172 A

경우 2 · I_s만 작용

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

R₁ ∥ R₂ = 2·5/(2+5) = 1.429 Ω

R_eq = R₄ ∥ (R₃+R₁∥R₂) = 5 ∥ 7.429 = 2.989 Ω

V_B = I_s·R_eq = (−1)·2.989 = −2.989 V

V_A = V_B·(R₁∥R₂)/(R₃+R₁∥R₂) = −2.989·1.429/7.429 = −0.5747 V

I_R3″ = (V_A − V_B)/R₃ = (−0.5747 − −2.989)/6 = 0.4023 A

성분을 더하기

I_R3 = I_R3′ + I_R3″

I_R3 = 0.5172 + 0.4023 = 0.9195 A

결과가 음수이면 실제로는 전류가 화살표와 반대로 흐른다는 뜻입니다.

8.중첩의 원리

답: I_R4 = 2.6 A

경우 1 · V₁만 작용

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

R₃ ∥ (R₂+R₄) = 12 ∥ 6 = 4 Ω

V_A = 30·4/(6+4) = 12 V

V_B = V_A·R₄/(R₂+R₄) = 12·4/6 = 8 V

I_R4′ = (V_B − V₂)/R₄ = (8 − 0)/4 = 2 A

경우 2 · I_s만 작용

두 전압원이 모두 단락됩니다. Iₛ는 B에서 R₄(이제 접지로)와, R₁ ∥ R₃와 직렬인 R₂로 나뉩니다.

R₁ ∥ R₃ = 4 Ω, 따라서 왼쪽 경로는 R₂+4 = 6 Ω

R_eq = R₄ ∥ 6 = 2.4 Ω

V_B = I_s·R_eq = 3·2.4 = 7.2 V

V_A = V_B·4/6 = 4.8 V

I_R4″ = (V_B − V₂)/R₄ = (7.2 − 0)/4 = 1.8 A

경우 3 · V₂만 작용

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

R₁ ∥ R₃ = 6·12/(6+12) = 4 Ω

V_B = V₂·(R₂+R₁∥R₃)/(R₄+R₂+R₁∥R₃) = 12·6/10 = 7.2 V

V_A = V_B·(R₁∥R₃)/(R₂+R₁∥R₃) = 7.2·4/6 = 4.8 V

I_R4‴ = (V_B − V₂)/R₄ = (7.2 − 12)/4 = −1.2 A

성분을 더하기

I_R4 = I_R4′ + I_R4″ + I_R4‴

I_R4 = 2 + 1.8 + (−1.2) = 2.6 A

결과가 음수이면 실제로는 전류가 화살표와 반대로 흐른다는 뜻입니다.

9.테브난·노턴

답: R_th = 8 Ω

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 = 6·3/(6+3) = 2 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 2 + 6 = 8 Ω

10.테브난·노턴

답: I_L = 1.487 A

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 30·10/(30+10) = 7.5 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 7.5 + 4 = 11.5 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) = 6 + 2·7.5 = 21 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 21 + 2·4 = 29 V

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

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

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 29/(11.5 + 8) = 1.487 A

11.연산 증폭기 회로

답: V_out = 10.79 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₊ = 1.9 V

I = V₋/R₁ = 1.9/4.7 = 0.4043 mA

출력 전압

R₁의 전류는 R_f에도 흐릅니다.

V_out = V₋ + I·R_f = 1.9 + 0.4043·22 = 10.79 V

답

V_out = 10.79 V

12.연산 증폭기 회로

답: V_out = −4.364 V

각 단의 이득

A₁ = −R_f1/R₁ = −10/2 = −5

A₂ = 1 + R_f2/R₂ = 1 + 10/22 = 1.455

단별 계산

V₁ = −5·0.6 = −3 V

V_out = 1.455·(−3) = −4.364 V

답

V_out = −4.364 V

13.RC·RL 과도 현상

답: v_L = 8.829 V

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 = 22 mH / 22 Ω = 1 ms

i(∞) = V_s/R = 24/22 = 1.091 A

인덕터 전압

t = 0에서는 전원 전압 전체가 인덕터에 걸리고, 이후 0으로 감소합니다.

v_L(t) = V_s·e^−t/τ = 24·e^−1/1 = 8.829 V

답

v_L = 8.829 V

14.RC·RL 과도 현상

답: t = 1.569 ms

초기값, 최종값, 시정수

t = 0 전에는 두 저항이 모두 루프에 있고, 그 후에는 닫힌 스위치가 R₂를 우회합니다.

i(0) = 10/(5 + 5) = 1 A

i(∞) = 10/5 = 2 A

τ = L/R = 22/5 = 4.4 ms

i(t) = 2 + (1 − 2)·e^−t/τ

시간에 대해 풀기

e^−t/τ = (1.3 − 2)/(1 − 2) = 0.7

t = 4.4·ln(1.429) = 1.569 ms

답

t = 1.569 ms

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

답

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

전류원이 공급하는 전력

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 · V1만 작용

경우 2 · Is만 작용

경우 3 · V2만 작용

성분을 더하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

반전 입력이 입력을 따라감

출력 전압

답

각 단의 이득

단별 계산

답

시정수와 최종 전류

인덕터 전압

답

초기값, 최종값, 시정수

시간에 대해 풀기

답

경우 1 · V₁만 작용

경우 2 · I_s만 작용

경우 1 · V₁만 작용

경우 2 · I_s만 작용

경우 3 · V₂만 작용

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기