회로이론 2: 교류 회로: 벼락치기 팩

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

새 문제 강의로 돌아가기

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

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

z = 2∠−40°을(를) 직각 형식 a + jb로 쓰고 허수부 b을(를) 구하시오.

r = 2θ = −40°

b =

2.복소수어려움

n = 4, w = 16∠−90°일 때 zⁿ = w의 근은 z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, 2, 3이다. z₃의 허수부를 구하시오.

w = 16∠−90°n = 4k = 3

Im(z₃) =

3.교류 임피던스와 페이저보통

L = 10 mH인 직렬 RLC 회로가 500 Hz에서 공진해야 한다. 필요한 커패시턴스 C을(를) 구하시오.

f₀ = 500 HzL = 10 mH

C = µF

4.교류 임피던스와 페이저어려움

직렬 RLC 회로의 R = 15 Ω, L = 1 mH, C = 0.47 µF이다. 공진에서의 선택도 Q을(를) 구하시오.

R = 15 ΩL = 1 mHC = 0.47 µF

Q =

5.교류 전력과 역률보통

두 부하가 240 V 단상 전원에 병렬로 연결되어 있다: 지상 역률 0.7의 10 kW 부하와 진상 역률 0.85의 28 kW 부하. 전원에서 본 전체 역률 cos φ을(를) 구하시오.

V = 240 VP₁ = 10 kW, pf₁ = 0.7 지상P₂ = 28 kW, pf₂ = 0.85 진상

cos φ =

6.교류 전력과 역률어려움

단상 부하가 240 V, 50 Hz 전원에서 지상 역률 0.7로 40 kW를 소비한다. 병렬로 연결한 커패시터가 역률을 0.92(으)로 높인다. 새 선전류 I_new을(를) 구하시오.

P = 40 kWpf₁ = 0.7pf₂ = 0.92V = 240 Vf = 50 Hz

I_new = A

7.LC 공진, Q 인자, 대역폭보통

병렬 RLC 회로의 R = 47 kΩ, L = 10 mH, C = 4.7 nF입니다. 품질 계수 Q을(를) 구하시오.

R = 47 kΩL = 10 mHC = 4.7 nF

Q =

8.LC 공진, Q 인자, 대역폭어려움

직렬 RLC 회로(R = 5 Ω, L = 1 mH, C = 4.7 nF)를 공진에서 전류 진폭 10 mA로 구동합니다. 한 주기 동안 R에서 소비되는 에너지 E_cycle을(를) nJ 단위로 구하시오.

R = 5 ΩL = 1 mHC = 4.7 nFI_m = 10 mA

E_cycle = nJ

9.3상 전력보통

상당 임피던스가 5 + j12 Ω인 평형 Y 결선 부하가 선간 전압 400 V의 평형 3상 전원에 연결되어 있다. 부하가 흡수하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.

V_L = 400 VZ = 5 + j12 Ω 상당

P = kW

10.3상 전력어려움

평형 3상 부하가 400 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.78(지상)로 300 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.95(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Δ 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 C_ph을(를) µF 단위로 구하시오.

P = 300 kWpf₁ = 0.78pf₂ = 0.95V_L = 400 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

11.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. t = 5 ms에서 전류 i을(를) 구하시오.

V_s = 20 VR = 47 ΩL = 150 mHt = 5 ms

i = A

12.RC·RL 과도 현상어려움

t = 0에서 스위치가 닫히기 직전, 커패시터 전압은 표시된 극성으로 2 V이다. t = 500 ms에서 커패시터 전압 v_C을(를) 구하시오.

V_s = 12 VR = 10 kΩC = 47 µFv_C(0) = 2 Vt = 500 ms

v_C = V

13.테브난·노턴보통

단자 a–b에서 본 테브난 저항 R_th을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VR₁ = 3 ΩR₂ = 8 ΩR₃ = 3 Ω

R_th = Ω

14.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 4 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 I_L을(를) 구하시오.

V₁ = 18 VI_s = 2 AR₁ = 8 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 5 ΩR_L = 4 Ω

I_L = A

15.보드 선도와 여유보통

그림의 RL 저역 통과 필터은(는) R = 1000 Ω, L = 22 mH을(를) 가집니다. 22 kHz의 정현파 입력이 가해집니다. 이득 |H| = |v_out/v_in|을 dB로 구하시오.

R = 1000 ΩL = 22 mHf = 22 kHz

|H| = dB

16.보드 선도와 여유어려움

단위 되먹임 루프의 개루프 전달함수는 L(s) = 10/(s(s + 2))이다. 위상 여유 PM을(를) 도 단위로 구하시오.

L(s) = 10/(s(s + 2))

PM = °

3용액

1.복소수

답: b = −1.286

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.

성분

a = 2·cos(−40°) = 1.532

b = 2·sin(−40°) = −1.286

직각 형식

z = 1.532 − j1.286

b = −1.286

답

b = −1.286

2.복소수

답: Im(z₃) = −1.848

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.

근의 절댓값

16^1/4 = 2

근의 편각

θ₃ = (−90° + 360°·3)/4 = 247.5° → −112.5°

직각 형식

z₃ = 2·(cos −112.5° + j sin −112.5°) = −0.7654 − j1.848

Im(z₃) = −1.848

답

Im(z₃) = −1.848

4개의 근이 반지름 2인 원 위에 90° 간격으로 놓입니다.

3.교류 임피던스와 페이저

답: C = 10.13 µF

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.

공진 조건

공진에서는 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 상쇄됩니다: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·500 = 3142 rad/s

C = 1/(ω₀²·L) = 1/(3142²·0.01) = 10.13 µF

답

C = 10.13 µF

4.교류 임피던스와 페이저

답: Q = 3.075

공진 주파수

f₀ = 1/(2π·√(0.001·0.47·10⁻⁶)) = 7341 Hz

선택도

Q는 공진에서의 리액턴스를 저항과 비교합니다: Q = ω₀L/R.

Q = (1/R)·√(L/C) = (1/15)·√(0.001/(0.47·10⁻⁶)) = 3.075

답

Q = 3.075

5.교류 전력과 역률

답: cos φ = 0.9828

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.

각 부하의 무효 전력

지상 부하는 무효 전력을 소비하고(Q > 0), 진상 부하는 무효 전력을 공급합니다(Q < 0).

Q₁ = 10·tan(arccos 0.7) = 10.2 kvar

Q₂ = −28·tan(arccos 0.85) = −17.35 kvar

합계

P = 10 + 28 = 38 kW

Q = 10.2 + (−17.35) = −7.151 kvar

S = √(38² + (−7.151)²) = 38.67 kVA

전체 역률

cos φ = P/S = 38/38.67 = 0.9828 진상

답

cos φ = 0.9828

6.교류 전력과 역률

답: I_new = 181.2 A

보상 전후의 무효 전력

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

Q₁ = P·tan φ₁ = 40·tan(45.57°) = 40.81 kvar

Q₂ = P·tan φ₂ = 40·tan(23.07°) = 17.04 kvar

Q_C = Q₁ − Q₂ = 23.77 kvar

새 선전류

I_new = P/(V·cos φ₂) = 40000/(240·0.92) = 181.2 A

답

I_new = 181.2 A

7.LC 공진, Q 인자, 대역폭

답: Q = 32.22

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.

공진 주파수

ω₀ = 1/√(LC) = 145865 rad/s

선택도

Q = R/(ω₀L) = 47000/(145865·0.01) = 32.22

답

Q = 32.22

대역폭은 1/(2πRC) = 720.5 Hz입니다.

8.LC 공진, Q 인자, 대역폭

답: E_cycle = 3.405 nJ

저장된 에너지

W = ½·0.001·0.01² = 5 × 10⁻⁸ J

선택도

Q = (1/5)·√(0.001/4.7 × 10⁻⁹) = 92.25

한 주기당 손실된 에너지

E_cycle = 2π·W/Q = 2π·5 × 10⁻⁸/92.25 = 3.405 × 10⁻⁹ J = 3.405 nJ

검산: ½·0.01²·5/73413 = 3.405 × 10⁻⁹ J

답

E_cycle = 3.405 nJ

9.3상 전력

답: P = 4.734 kW

상전압

V_ph = 400/√3 = 230.9 V

상전류

|Z| = √(5² + 12²) = 13 Ω

I_ph = 230.9/13 = 17.76 A

전체 유효 전력

각 임피던스의 저항 성분만 유효 전력을 흡수합니다.

P = 3·I_ph²·R = 3·17.76²·5 = 4.734 kW

답

P = 4.734 kW

확인: cos φ = R/|Z| = 0.3846이고, √3·V_L·I_L·cos φ도 같은 전력을 줍니다.

10.3상 전력

답: C_ph = 942.2 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 = 300·tan(acos 0.78) = 300·0.8023 = 240.7 kvar

Q₂ = 300·tan(acos 0.95) = 300·0.3287 = 98.61 kvar

커패시터가 공급하는 무효 전력

Q_C = Q₁ − Q₂ = 142.1 kvar

상당 정전 용량

Δ 뱅크에서 각 커패시터는 두 선 사이에 연결됩니다.

V = 400 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 47360/(314.2·400²) = 942.2 µF

답

C_ph = 942.2 µF

11.RC·RL 과도 현상

답: i = 0.3367 A

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 = 150 mH / 47 Ω = 3.191 ms

i(∞) = V_s/R = 20/47 = 0.4255 A

주어진 시각의 전류

i(t) = i(∞)·(1 − e^−t/τ) = 0.4255·(1 − e^−5/3.191) = 0.3367 A

답

i = 0.3367 A

12.RC·RL 과도 현상

답: v_C = 8.549 V

초기값, 최종값, 시정수

커패시터 전압은 갑자기 변할 수 없으므로 저장된 값에서 시작해 전원 전압으로 향합니다.

v_C(0) = 2 V, v_C(∞) = V_s = 12 V

τ = R·C = 10 kΩ · 47 µF = 470 ms

v_C(t) = 12 + (2 − 12)·e^−t/τ

주어진 시각의 전압

v_C(500) = 12 + (−10)·e^−500/470 = 8.549 V

답

v_C = 8.549 V

13.테브난·노턴

답: R_th = 5.182 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 = 3·8/(3+8) = 2.182 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 2.182 + 3 = 5.182 Ω

14.테브난·노턴

답: I_L = 1.724 A

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 8·3/(8+3) = 2.182 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 2.182 + 5 = 7.182 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) = 4.909 + 2·2.182 = 9.273 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 9.273 + 2·5 = 19.27 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) = 19.27/(7.182 + 4) = 1.724 A

15.보드 선도와 여유

답: |H| = −10.11 dB

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.

차단 주파수

ω_c = R/L = 1000/0.022 = 45455 rad/s

f_c = 7234 Hz → f/f_c = 22000/7234 = 3.041

이득

|H| = 1/√(1 + 3.041²) = 0.3124

20·log₁₀(0.3124) = −10.11 dB

답

|H| = −10.11 dB

16.보드 선도와 여유

답: PM = 34.93 °

이득 교차

ω⁴ + 4ω² − 100 = 0

ω² = (−4 + √(16 + 4·100))/2 = 8.198

ω_c = 2.863 rad/s

위상 여유

∠L(jω_c) = −90° − atan(2.863/2) = −145.1°

PM = 180° + ∠L = 34.93°

답

PM = 34.93°

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

성분

직각 형식

답

근의 절댓값

근의 편각

직각 형식

답

공진 조건

답

공진 주파수

선택도

답

각 부하의 무효 전력

합계

전체 역률

답

보상 전후의 무효 전력

새 선전류

답

공진 주파수

선택도

답

저장된 에너지

선택도

한 주기당 손실된 에너지

답

상전압

상전류

전체 유효 전력

답

보상 전후의 무효 전력

커패시터가 공급하는 무효 전력

상당 정전 용량

답

시정수와 최종 전류

주어진 시각의 전류

답

초기값, 최종값, 시정수

주어진 시각의 전압

답

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

차단 주파수

이득

답

이득 교차

위상 여유

답

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기