4단자 및 2단자

전기기사 필기 2021년 1회 72번

Q: 출력 개방 시 $Z_2$와 $Z_5$는 왜 계산에 포함되지 않나요?

출력이 개방되면 출력 단자로 흐르는 전류가 0이 되므로, 직렬로 연결된 $Z_2$와 $Z_5$에는 전압 강하가 발생하지 않아 출력 전압 $V_2$ 계산에 영향을 주지 않습니다.

과목 / 챕터	회로이론 및 제어공학 / 회로이론
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

그림과 같은 H형 4단자 회로망에서 4단자 정수(전송파라미터) A는? (단,

V_{1}

은 입력전압이고,

V_{2}

는 출력전압이고, A는 출력 개방 시 회로망의 전압 이득

\frac{V _{1}}{V _{2}}

이다.)

유사 문제 링크

2021-3-q75 2021-3-q79 2020-3-q80 2021-2-q75 2010-3-q79

선택지 분석

\frac{Z _{1} + Z _{2} + Z _{3}}{Z _{3}}

오답 함정 분석

입력측 임피던스

Z_{4}

대신 출력측 임피던스

Z_{2}

를 잘못 포함하여 계산한 오답입니다.

\frac{Z _{1} + Z _{3} + Z _{4}}{Z _{3}}

정답 상세 해설

전송파라미터 A는 출력 단자가 개방되었을 때의 전압비로 계산됩니다.

•

Step 1: 출력 단자가 개방(

I_{2} = 0

)되면, 출력측 직렬 임피던스

Z_{2}

와

Z_{5}

에는 전류가 흐르지 않아 전압 강하가 발생하지 않습니다. 따라서 출력 전압

V_{2}

는 병렬 임피던스

Z_{3}

양단에 걸리는 전압과 같습니다.

•

Step 2: 입력 전압

V_{1}

에 의해 흐르는 입력 전류를

I_{1}

이라고 할 때, 회로의 폐루프 방정식에 의해

V_{1} = I_{1} (Z_{1} + Z_{3} + Z_{4})

가 성립합니다.

•

Step 3: 병렬 임피던스

Z_{3}

에 걸리는 전압이

V_{2}

이므로

V_{2} = I_{1} Z_{3}

가 됩니다.

•

Step 4: 전송파라미터

A = \frac{V _{1}}{V _{2}}

이므로,

\frac{I _{1} ( Z _{1} + Z _{3} + Z _{4} )}{I _{1} Z _{3}} = \frac{Z _{1} + Z _{3} + Z _{4}}{Z _{3}}

가 됩니다.

\frac{Z _{2} + Z _{3} + Z _{5}}{Z _{3}}

오답 함정 분석

입력측 임피던스가 아닌 출력측 임피던스

Z_{2}, Z_{5}

를 사용하여 계산한 오답입니다.

\frac{Z _{3} + Z _{4} + Z _{5}}{Z _{3}}

오답 함정 분석

입력측 임피던스

Z_{1}

대신 출력측 임피던스

Z_{5}

를 잘못 포함하여 계산한 오답입니다.

자주 묻는 질문

전송파라미터 A의 물리적 의미는 무엇인가요?

전송파라미터 A는 출력 단자가 개방되었을 때(출력 전류가 0일 때)의 입력 전압과 출력 전압의 비를 나타내는 전압 이득의 역수입니다.

출력 개방 시

Z_{2}

와

Z_{5}

는 왜 계산에 포함되지 않나요?

출력이 개방되면 출력 단자로 흐르는 전류가 0이 되므로, 직렬로 연결된

Z_{2}

와

Z_{5}

에는 전압 강하가 발생하지 않아 출력 전압

V_{2}

계산에 영향을 주지 않습니다.

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