회로이론 2: 교류 회로: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 16개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

복소수

직각 형식: z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
절댓값과 편각: |z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
극형식과 지수 형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ
나눗셈: z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
곱과 몫: r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
드무아브르: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
n제곱근: z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
p² < 4q인 이차방정식: z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

방법

연산에 맞는 형식을 고르세요: 덧셈과 뺄셈에는 직각 형식 a + jb, 곱셈, 나눗셈, 거듭제곱, 거듭제곱근에는 극형식 r∠θ.
곱셈은 j² = −1로 전개하고, 나눗셈은 분자와 분모에 분모의 켤레복소수를 곱하세요.
r = √(a² + b²)로, θ는 점의 스케치(사분면 확인)로 변환하고, a = r cos θ, b = r sin θ로 되돌리세요.
거듭제곱에는 드무아브르 (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ를 쓰고, zⁿ = R∠φ는 n개의 근 R^1/n∠((φ + 360°k)/n)을 모두 나열하세요.

교류 임피던스와 페이저

임피던스: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC)
각주파수: ω = 2πf
크기와 위상각: |Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
페이저 옴의 법칙: V = I·Z

방법

주파수를 바꾸세요: ω = 2πf.
각 리액턴스를 구하세요: X_L = ωL, X_C = 1/(ωC).
임피던스는 Z = R + jX로 놓고 저항처럼 합성하세요.
크기 |Z| = √(R² + X²)와 각 φ = atan(X/R)을 구한 다음 페이저로 옴의 법칙을 쓰세요.

교류 전력과 역률

유효 전력: P = V·I·cos φ
무효 전력: Q = V·I·sin φ
피상 전력: S = V·I = √(P² + Q²)
역률: pf = cos φ = P/S
역률 보상 커패시터: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

LC 공진, Q 인자, 대역폭

고유 진동수: ω₀ = 1/√(LC), f₀ = 1/(2π√(LC))
에너지: W = ½CV₀² = ½Cv² + ½Li²
최대 전류: I_max = V₀√(C/L)
선택도: Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
직렬 RLC: Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
병렬 RLC: Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
대역폭: BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, f₀ = √(f₁f₂)
반전력 주파수: f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
코일 저항 r이 있는 탱크 회로: R_D = L/(C·r) = Q²·r
진폭의 감쇠: e^−Rt/(2L)

방법

먼저 공진 주파수를 구하세요: ω₀ = 1/√(LC), f₀ = ω₀/(2π).
회로가 직렬인지 병렬인지 판단하세요: 직렬 Q = (1/R)√(L/C), 병렬 Q = R√(C/L).
대역폭은 BW = f₀/Q로 구하거나, 지름길 공식 R/(2πL)(직렬), 1/(2πRC)(병렬)를 사용하세요.
에너지 문제에서는 이상적인 LC 회로에서 전체 에너지 ½CV₀²이 일정하며 사분의 일 주기마다 C와 L 사이를 오간다는 점을 이용하세요.

3상 전력

Y 결선: V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Δ 결선: V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
전체 유효 전력: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
피상 전력과 무효 전력: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
역률 개선용 커패시터: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
각 커패시터에 걸리는 전압: Δ: V_L Y: V_L/√3
전동기 입력: P_in = P_out/η

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.

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.

2연습 문제

1.복소수보통

z₁ = 3∠150°, z₂ = 2∠65°이 주어졌을 때 w = z₁/z₂의 편각 θ을(를) −180°와 180° 사이의 도 단위로 구하시오.

z₁ = 3∠150°z₂ = 2∠65°

θ = °

2.복소수어려움

드무아브르의 정리를 이용해 z = 1 − j에 대한 z⁴의 실수부를 구하시오.

z = 1 − jn = 4

Re(z⁴) =

3.교류 임피던스와 페이저보통

직렬 RLC 회로가 120 V (실효값), 500 Hz 전원에 연결되어 있다. 전원에서 공급받는 유효 전력 P을(를) 구하시오.

V = 120 V (rms)f = 500 HzR = 50 ΩL = 50 mHC = 100 µF

P = W

4.교류 임피던스와 페이저어려움

직렬 RLC 회로가 100 V (실효값), 200 Hz 전원에 연결되어 있다. 커패시터 양단 실효 전압 V_C을(를) 구하시오.

V = 100 V (rms)f = 200 HzR = 40 ΩL = 100 mHC = 47 µF

V_C = V

5.교류 전력과 역률보통

유도성 부하가 230 V(실효값) 단상 전원에서 10.5 A와 1932 W를 소비한다. 이 부하를 저항 R과 리액턴스 X의 직렬로 모델링한다. X을(를) 구하시오.

V = 230 VI = 10.5 AP = 1932 W

X = Ω

6.교류 전력과 역률어려움

단상 부하가 230 V, 50 Hz 전원에서 지상 역률 0.7로 14 kW를 소비한다. 100 µF 커패시터를 부하와 병렬로 연결한다. 전원에서 본 새 역률 cos φ을(를) 구하시오.

P = 14 kWpf₁ = 0.7V = 230 Vf = 50 HzC = 100 µF

cos φ =

7.LC 공진, Q 인자, 대역폭보통

직렬 RLC 회로가 50 kHz에서 공진하고 Q = 5입니다. 낮은 쪽 반전력 주파수 f₁을(를) kHz 단위로 정확하게 구하시오.

f₀ = 50 kHzQ = 5

f₁ = kHz

8.LC 공진, Q 인자, 대역폭어려움

병렬 탱크 회로가 100 nF 커패시터와 권선 저항 0.5 Ω의 4.7 mH 코일로 이루어져 있습니다. 공진에서 이 회로는 저항처럼 동작하며 동적 저항은 R_D = L/(C·r)입니다. R_D을(를) kΩ 단위로 구하시오.

L = 4.7 mHC = 100 nFr = 0.5 Ω

R_D = kΩ

9.3상 전력보통

3상 유도 전동기가 전부하에서 기계적 출력 75 kW를 낸다. 이 부하에서 효율은 91%, 역률은 0.84(지상)이다. 전원의 선간 전압은 415 V이다. 선전류 I_L을(를) 구하시오.

P_out = 75 kWη = 91%cos φ = 0.84V_L = 415 V

I_L = A

10.3상 전력어려움

평형 3상 부하가 415 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.8(지상)로 120 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.92(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Δ 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 C_ph을(를) µF 단위로 구하시오.

P = 120 kWpf₁ = 0.8pf₂ = 0.92V_L = 415 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

11.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. t = 25 ms에서 인덕터에 저장된 에너지 W을(를) mJ로 구하시오.

V_s = 24 VR = 15 ΩL = 220 mHt = 25 ms

W = mJ

12.RC·RL 과도 현상어려움

R₂ 양단의 스위치가 오랫동안 열려 있었으므로 인덕터 전류는 정상 상태이다. t = 0에 스위치가 닫혀 R₂을(를) 단락한다. t = 1 ms에서의 인덕터 전류 i을(를) 구하시오.

V_s = 9 VR₁ = 47 ΩR₂ = 33 ΩL = 22 mHt = 1 ms

i = A

13.테브난·노턴보통

단자 a–b에서 본 테브난 전압 V_th을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VR₁ = 10 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 15 Ω

V_th = V

14.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 5 Ω을 연결한다. 테브난 등가 회로를 이용해 부하에 전달되는 전력 P_L을(를) 구하시오.

V₁ = 36 VI_s = 3 AR₁ = 30 ΩR₂ = 8 ΩR₃ = 2 ΩR_L = 5 Ω

P_L = W

15.보드 선도와 여유보통

ω = 15 rad/s에서 G(s) = 18(s + 12)/(s(s + 13))의 위상 ∠G(jω)을(를) 도 단위로 구하시오.

G(s) = 18(s + 12)/(s(s + 13))ω = 15 rad/s

∠G(jω) = °

16.보드 선도와 여유어려움

단위 되먹임 루프의 개루프 전달함수는 L(s) = 128/(s(s + 2)(s + 8))이다. 이득 여유 GM을(를) dB 단위로 구하시오.

L(s) = 128/(s(s + 2)(s + 8))

GM = dB

3용액

1.복소수

답: θ = 85 °

극형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ이며 r = |z|, θ = arg z입니다. 직각 형식으로 되돌리면 a = r cos θ, b = r sin θ입니다. 편각은 사분면을 따져야 합니다. θ = atan(b/a)는 a > 0일 때만 맞고, a < 0이면 180°를 더하거나 뺍니다. 극형식에서는 곱셈이 쉽습니다. 절댓값을 곱하고 편각을 더하며, 나눗셈은 절댓값을 나누고 편각을 뺍니다.

w의 절댓값과 편각

|w| = 3 / 2 = 1.5

θ = 150° − 65° = 85°

편각

θ = 85°

답

θ = 85°

2.복소수

답: Re(z⁴) = −4

드무아브르와 거듭제곱근: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. 방정식 zⁿ = R∠φ는 정확히 n개의 근을 가지며, 모두 절댓값이 R^1/n이고 편각은 k = 0, 1, …, n − 1에 대해 (φ + 360°·k)/n입니다. 근들은 원 위에 360°/n 간격으로 고르게 놓입니다. p² < 4q인 이차방정식 z² + pz + q = 0은 복소수 근 z = −p/2 ± j√(q − p²/4)를 가지며, 실수 계수 다항식의 복소수 근은 항상 켤레 쌍 a ± jb로 나타납니다.

극형식

z = 1 − j = √2∠−45°

드무아브르

z⁴ = (√2)⁴∠−180° = 4∠180°

직각 형식

z⁴ = 4·(cos 180° + j sin 180°) = −4

Re(z⁴) = −4

답

Re(z⁴) = −4

3.교류 임피던스와 페이저

답: P = 27.5 W

페이저를 이용한 교류 회로: 저항, 인덕터, 커패시터의 임피던스는 R, jωL, 1/(jωC)이며 ω = 2πf입니다. 직렬에서는 임피던스를 저항처럼 더하되 복소수로 계산합니다. 실효 전류와 전압은 |Z|를 쓴 옴의 법칙을 따릅니다.

리액턴스

X_L = 157.1 Ω, X_C = 3.183 Ω

임피던스

|Z| = √(50² + (153.9)²) = 161.8 Ω

유효 전력

인덕터와 커패시터는 에너지를 저장했다가 돌려줄 뿐이며, 저항이 유효 전력을 모두 흡수합니다.

I = 120/161.8 = 0.7416 A

P = I²·R = 0.7416²·50 = 27.5 W

답

P = 27.5 W

4.교류 임피던스와 페이저

답: V_C = 14.61 V

리액턴스

ω = 2πf = 2π·200 = 1257 rad/s

X_L = ωL = 1257·0.1 = 125.7 Ω

X_C = 1/(ωC) = 1/(1257·47·10⁻⁶) = 16.93 Ω

임피던스

직렬에서는 임피던스를 복소수로 더합니다: Z = R + j(X_L − X_C).

|Z| = √(R² + (X_L − X_C)²) = √(40² + (108.7)²) = 115.9 Ω

전류

직렬 회로의 모든 소자에는 같은 전류가 흐릅니다.

I = V/|Z| = 100/115.9 = 0.8631 A

커패시터 전압

V_C = I·X_C = 0.8631·16.93 = 14.61 V

답

V_C = 14.61 V

5.교류 전력과 역률

답: X = 13.14 Ω

교류 전력: 피상 전력 S = V·I (VA)는 유용한 일을 하는 유효 전력 P = S·cos φ (W)와, 전원과 부하 사이를 오가는 무효 전력 Q = S·sin φ (var)로 나뉩니다. 역률은 cos φ입니다. 병렬 커패시터가 무효 전력을 현장에서 공급하므로 같은 유효 전력에서 선전류가 줄어듭니다.

유효 전력에서 구한 저항

R = P/I² = 1932/10.5² = 17.52 Ω

임피던스에서 구한 리액턴스

|Z| = V/I = 230/10.5 = 21.9 Ω

X = √(|Z|² − R²) = √(21.9² − 17.52²) = 13.14 Ω

답

X = 13.14 Ω

6.교류 전력과 역률

답: cos φ = 0.7427

보상 전후의 무효 전력

유효 전력 P는 변하지 않고, 전원에서 끌어오는 무효 전력만 변합니다.

Q₁ = 14·tan(arccos 0.7) = 14.28 kvar

Q_C = V²·2πf·C = 230²·2π·50·100·10⁻⁶ = 1662 var = 1.662 kvar

Q₂ = 14.28 − 1.662 = 12.62 kvar

새 피상 전력

S₂ = √(14² + 12.62²) = 18.85 kVA

새 역률

cos φ = P/S₂ = 14/18.85 = 0.7427

답

cos φ = 0.7427

7.LC 공진, Q 인자, 대역폭

답: f₁ = 45.25 kHz

Q 인자와 대역폭: 공진 회로에서 Q = 2π·(저장된 에너지)/(한 주기당 손실된 에너지)입니다. 직렬 RLC에서는 Q = ω₀L/R = (1/R)√(L/C), 병렬 RLC에서는 Q = R/(ω₀L) = R√(C/L)입니다. 반전력 주파수 f₁과 f₂(전력이 절반이고 전류나 전압이 최댓값의 1/√2인 주파수) 사이의 대역폭은 BW = f₂ − f₁ = f₀/Q이며, 직렬에서는 R/(2πL), 병렬에서는 1/(2πRC)입니다. 공진 주파수는 기하평균 f₀ = √(f₁f₂)이고, f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))입니다. 손실은 진동을 감쇠시키기도 합니다: 직렬 RLC에서 진폭은 e^−Rt/(2L)로 줄어듭니다.

제곱근 항

√(1 + 1/(4·5²)) = 1.005

낮은 쪽 반전력 주파수

f₁ = 50000·(1.005 − 0.1) = 45249 Hz = 45.25 kHz

답

f₁ = 45.25 kHz

높은 쪽은 f₂ = 55.25 kHz입니다. 확인: f₂ − f₁ = 10 kHz = f₀/Q.

8.LC 공진, Q 인자, 대역폭

답: R_D = 94 kΩ

동적 저항

R_D = 0.0047/(1 × 10⁻⁷·0.5) = 94000 Ω = 94 kΩ

Q로 확인

Q = (1/r)·√(L/C) = 433.6, Q²·r = 94000 Ω

답

R_D = 94 kΩ

9.3상 전력

답: I_L = 136.5 A

전기 입력 전력

P_in = P_out/η = 75/0.91 = 82.42 kW

선전류

I_L = P_in/(√3·V_L·cos φ) = 82418/(√3·415·0.84) = 136.5 A

답

I_L = 136.5 A

10.3상 전력

답: C_ph = 239.5 µF

평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, V_L = √3·V_ph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, I_L = √3·I_ph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. 역률 개선: 커패시터는 무효 전력을 부하 가까이에서 공급합니다, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). 세 커패시터는 각각 Q_C/3 = V²·ω·C를 공급하며, 여기서 V는 그 커패시터에 걸리는 전압으로 Δ 뱅크에서는 V_L, Y 뱅크에서는 V_L/√3입니다.

보상 전후의 무효 전력

유효 전력은 변하지 않으므로 각 역률이 무효 전력을 결정합니다: Q = P·tan φ.

Q₁ = 120·tan(acos 0.8) = 120·0.75 = 90 kvar

Q₂ = 120·tan(acos 0.92) = 120·0.426 = 51.12 kvar

커패시터가 공급하는 무효 전력

Q_C = Q₁ − Q₂ = 38.88 kvar

상당 정전 용량

Δ 뱅크에서 각 커패시터는 두 선 사이에 연결됩니다.

V = 415 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 12960/(314.2·415²) = 239.5 µF

답

C_ph = 239.5 µF

11.RC·RL 과도 현상

답: W = 188.5 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 = 220 mH / 15 Ω = 14.67 ms

i(∞) = V_s/R = 24/15 = 1.6 A

주어진 시각의 전류

i(t) = 1.6·(1 − e^−25/14.67) = 1.309 A

저장된 에너지

W = ½·L·i² = ½·220·1.309² = 188.5 mJ

답

W = 188.5 mJ

12.RC·RL 과도 현상

답: i = 0.1822 A

초기값, 최종값, 시정수

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

i(0) = 9/(47 + 33) = 0.1125 A

i(∞) = 9/47 = 0.1915 A

τ = L/R = 22/47 = 0.4681 ms

i(t) = 0.1915 + (0.1125 − 0.1915)·e^−t/τ

주어진 시각의 전류

i(1) = 0.1915 + (−0.07899)·e^−1/0.4681 = 0.1822 A

답

i = 0.1822 A

13.테브난·노턴

답: V_th = 4 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 = 10·20/(10+20) = 6.667 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 6.667 + 15 = 21.67 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) = 6·20/(10+20) = 4 V

14.테브난·노턴

답: P_L = 29.83 W

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 30·8/(30+8) = 6.316 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 6.316 + 2 = 8.316 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) = 7.579 + 3·6.316 = 26.53 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 26.53 + 3·2 = 32.53 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) = 32.53/(8.316 + 5) = 2.443 A

P_L = I_L²·R_L = 2.443²·5 = 29.83 W

15.보드 선도와 여유

답: ∠G(jω) = −87.75 °

주파수 응답: 전달함수에 s = jω를 대입하세요. 데시벨 크기는 20·log₁₀|H(jω)|이고 위상은 분자 인수들의 각도의 합에서 분모 인수들의 각도를 뺀 값입니다. 1차 RC 또는 RL 필터의 차단(−3 dB) 주파수는 ω_c = 1/(RC) 또는 R/L이며 f_c = ω_c/(2π)입니다. 저역 통과 필터는 |H| = 1/√(1 + (ω/ω_c)²)와 φ = −atan(ω/ω_c)를 줍니다. 점근(직선) 보드 선도에서 각 극점은 차단 주파수에서 크기를 10배 주파수당 20 dB씩 아래로 꺾고, 각 영점은 10배 주파수당 20 dB씩 위로 꺾으며, 적분기 1/s는 모든 주파수에서 −20 dB/decade를 줍니다. 이득 교차 주파수 ω_c: |L(jω)| = 1(0 dB); 위상 여유 PM = 180° + ∠L(jω_c). 위상 교차 주파수 ω₁₈₀: ∠L(jω) = −180°; 이득 여유 GM = −20·log₁₀|L(jω₁₈₀)| dB. 두 여유가 모두 양수이면 폐루프는 안정합니다.

각도를 더하기

∠G = atan(15/12) − 90° − atan(15/13) = 51.34° − 90° − 49.09°

결과

∠G(j15) = −87.75°

답

∠G(jω) = −87.75°

16.보드 선도와 여유

답: GM = 1.938 dB

위상 교차

(ω/2)·(ω/8) = 1 → ω₁₈₀ = √(2·8) = 4 rad/s

위상 교차 주파수에서의 크기

|L(jω₁₈₀)| = K/(ω·√(ω² + 4)·√(ω² + 64)) = K/(2·8·(2 + 8)) = K/160

이득 여유

GM = 20·log₁₀(160/128) = 1.938 dB

답

GM = 1.938 dB

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-2

회로이론 2: 교류 회로: 벼락치기 팩

1공식과 풀이 방법

복소수

방법

교류 임피던스와 페이저

방법

교류 전력과 역률

LC 공진, Q 인자, 대역폭

방법

3상 전력

RC·RL 과도 현상

방법

테브난·노턴

방법

2연습 문제

3용액

w의 절댓값과 편각

편각

답

극형식

드무아브르

직각 형식

답

리액턴스

임피던스

유효 전력

답

리액턴스

임피던스

전류

커패시터 전압

답

유효 전력에서 구한 저항

임피던스에서 구한 리액턴스

답

보상 전후의 무효 전력

새 피상 전력

새 역률

답

제곱근 항

낮은 쪽 반전력 주파수

답

동적 저항

Q로 확인

답

전기 입력 전력

선전류

답

보상 전후의 무효 전력

커패시터가 공급하는 무효 전력

상당 정전 용량

답

시정수와 최종 전류

주어진 시각의 전류

저장된 에너지

답

초기값, 최종값, 시정수

주어진 시각의 전류

답

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

각도를 더하기

결과

답

위상 교차

위상 교차 주파수에서의 크기

이득 여유

답

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기