전기공학개론: 연습 문제와 시험 문제

기계·토목·화학공학 학생이 듣는 전기 과목: 직류 회로, 등가 회로, 과도 현상, 교류 전력. 전기공학 전공보다 문제는 짧지만 다루는 범위가 넓습니다.

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이 강의의 주제

전기공학개론 시험 팁

먼저 직렬·병렬 저항을 정리하세요. 시험 회로 중 상당수는 루프 하나로 줄어듭니다.
직류 회로가 정상 상태에 이르면 커패시터는 개방, 인덕터는 단락처럼 동작합니다.
교류 전력은 P, Q, S를 삼각형으로 적어 두세요: S² = P² + Q².

예제 풀이

저항의 직렬·병렬쉬움

전원이 공급하며 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 18 VR₁ = 5 ΩR₂ = 6 ΩR₃ = 12 Ω

구하는 값: I_R1 (A)

힌트 보기

회로를 한 단계씩 간단히 합니다. 직렬 저항은 더하고, 병렬 저항 두 개는 R₁R₂/(R₁ + R₂)로 합칩니다.
R₂와 R₃는 모두 마디 A를 아래 도선에 연결하므로 병렬입니다. 이 쌍은 R₁과 직렬입니다.
R_eq = 9 Ω.

정답과 단계별 풀이 보기

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.

R₂ ∥ R₃ = 6·12/(6+12) = 4 Ω

R_eq = R₁ + R₂ ∥ R₃ = 5 + 4 = 9 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 18/9 = 2 A

답

I_R1 = 2 A

마디 해석보통

A와 B 사이의 전압원 Vₛ는 + 단자가 B에 있으므로 V_B − V_A = Vₛ가 됩니다. 슈퍼노드를 이용한 마디 해석법으로 화살표처럼 A에서 B로 전압원을 지나는 전류 I_x을(를) 구하시오.

I_s = 1.5 AV_s = 3 VR₁ = 6 ΩR₂ = 3 Ω

구하는 값: I_x (A)

힌트 보기

접지가 아닌 두 마디 사이의 전압원은 그 차이를 고정합니다: V_B − V_A = V_s.
A, B와 전원을 둘러싼 슈퍼노드에 대해 KCL 방정식 하나를 쓰세요: V_A/R₁ + V_B/R₂ = I_s.
V_A = 1 V.

정답과 단계별 풀이 보기

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.

V_B = V_A + V_s = V_A + 3

V_A/R₁ + V_B/R₂ = I_s

풀기

V_A/6 + (V_A + 3)/3 = 1.5

V_A = (1.5 − 3/3)/(1/6 + 1/3) = 1 V

V_B = 1 + 3 = 4 V

전압원을 지나는 전류

전원을 A에서 B로 지나는 전류는 모두 마디 B에서 R₂를 통해 나갑니다.

I_x = V_B/R₂ = 4/3 = 1.333 A

답

I_x = 1.333 A

결과가 음수이면 실제 전류는 화살표와 반대로 흐릅니다.

연습 방법

“이 강의 연습하기”는 실제 시험처럼 모든 주제의 문제를 섞어서 냅니다.
문제마다 값이 새로 바뀌므로 답이 아니라 푸는 방법을 익히게 됩니다.
막혔나요? 먼저 작은 힌트를 열고, 필요할 때만 전체 해설을 보세요.
모의고사는 제한 시간이 있고 힌트가 없으며, 끝나면 점수와 함께 전체 풀이를 검토할 수 있습니다.

이 강의의 계산기

직렬 및 병렬 저항 계산기 분압기 계산기 RC 시정수 계산기 RLC 임피던스 계산기 역률 개선 계산기 3상 전력 계산기 변압기 권수비 계산기 전압 강하 계산기 테브난 및 노턴 등가 회로 계산기 옴의 법칙 계산기(전압, 전류, 저항, 전력)저항 색 코드 계산기(띠 4개, 5개, 6개)커패시터 계산기(직렬, 병렬, 전하, 에너지)