직류회로
전기기사 필기 2018년 3회 79번
| 과목 / 챕터 | 회로이론 및 제어공학 / 회로이론 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 3 |
Q문제
회로에서 저항 R에 흐르는 전류 I(A)는?
선택지 분석
1
-1
오답 함정 분석
노드 전압 계산 과정에서 수식 오류로 인해 잘못된 전류값을 도출한 오답입니다.
-2
정답 상세 해설
노드 전압 해석법을 이용하여 각 노드의 전압을 구한 후, 옴의 법칙을 적용하여 전류를 계산합니다.
•
Step 1: 회로의 아래쪽 도선을 기준 노드(0V)로 설정하고, 저항 R의 왼쪽 노드 전압을 V1, 오른쪽 노드 전압을 V2로 지정합니다.
•
Step 2: 노드 V1과 V2에 대해 키르히호프의 전류 법칙(KCL)을 적용하여 노드 방정식을 세웁니다.
- V1 노드: (V1 - 6) / 2 + V1 / 2 + (V1 - V2) / 1 = 0 이며, 정리하면 2*V1 - V2 = 3 입니다.
- V2 노드: (V2 - V1) / 1 + V2 / 1 - 9 = 0 이며, 정리하면 -V1 + 2*V2 = 9 입니다.
•
Step 3: 두 연립방정식을 풀면 V1 = 5V, V2 = 7V가 도출됩니다.
•
Step 4: 저항 R(1Ω)에 흐르는 전류 I는 V1에서 V2 방향으로 정의되어 있으므로, I = (V1 - V2) / R = (5 - 7) / 1 = -2A 입니다.
3
2
오답 함정 분석
전류의 크기는 맞게 구했으나, 기준 방향과 반대로 계산하여 부호가 틀린 오답입니다.
4
4
오답 함정 분석
전압원과 전류원의 영향을 잘못 해석하여 노드 방정식을 틀리게 세운 오답입니다.
자주 묻는 질문
Q.
전류의 값이 음수(-2A)로 나온 것은 어떤 의미인가요?
계산된 전류가 음수라는 것은 문제에서 화살표로 가정한 전류의 방향(왼쪽에서 오른쪽)과 실제 전류가 흐르는 방향(오른쪽에서 왼쪽)이 반대임을 의미합니다.
Q.
이 회로를 해석할 때 어떤 법칙을 사용하는 것이 가장 효율적인가요?
노드 전압 해석법(KCL)을 사용하면 미지수를 줄여 연립방정식을 쉽게 세울 수 있어 효율적입니다. 또한, 중첩의 원리를 사용하여 전압원과 전류원을 각각 분리해 계산한 후 더하는 방식도 가능합니다.