9급 국가직 전기이론 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 전기이론 기출문제모두CBT · moducbt.com

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

저항과 코일이 직렬로 연결된 회로에 100 [V]의 직류전압을 인가 하니 250 [W]가 소비되고, 100 [V]의 교류전압을 인가하면 160 [W]가 소비된다. 이 회로의 저항[Ω]과 임피던스[Ω]는?

140, 50

240, 62.5

350, 50

450, 62.5

정답 및 해설

저항은 40 Ω, 임피던스는 50 Ω이다.

직류에서는 코일 리액턴스가 0이므로 $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{250}=40\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

교류에서 전력은 저항에서만 소비되므로 $I^2\times40=160$ , $I=2\,\mathrm{A}$ 이다.
$Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{100}{2}=50\,\mathrm{\Omega}$

문제 2

다음의 회로에서 전류 I [A]는? (단,

이고,

및

는 페이저(phasor)이다)

13√2

25√2

315√2

430√2

정답 및 해설

전류 I의 크기는 $5\sqrt{2}\,\mathrm{A}$ 이다.

세 가지가 a-b에 병렬이므로 밀만의 정리로 a-b 전압을 구한다. $V_1+V_2=300+j300\,\mathrm{V}$ 이다.

$V_{ab}=\dfrac{\dfrac{V_1}{10}+\dfrac{V_2}{10}}{\dfrac{1}{10}+\dfrac{1}{10}+\dfrac{1}{25}}=\dfrac{30+j30}{0.24}=125+j125\,\mathrm{V}$

$I=\dfrac{V_{ab}}{25}=5+j5\,\mathrm{A}$ , $|I|=5\sqrt{2}\,\mathrm{A}$ 이다.

문제 3

다음의 회로처럼 Δ결선된 평형 3상전원에 Y결선된 평형 3상부하를 연결하였다. 상전압 V_a, V_b, V_c의 실효치는 210 [V]이며, 부하 Z_L=1+j√2[Ω]이다. 평형 3상부하에 흐르는 선전류 I_L[A]은?

142√3

270√3

342

470

정답 및 해설

선전류는 70 A이다.

Δ 결선 전원에서는 상전압이 곧 선간전압이므로 선간전압은 210 V이다. Y 부하의 상전압은 $\dfrac{210}{\sqrt{3}}\,\mathrm{V}$ 이다.

$|Z_L|=\sqrt{1^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{3}\,\mathrm{\Omega}$ 이므로
$I_L=\dfrac{210/\sqrt{3}}{\sqrt{3}}=70\,\mathrm{A}$ 이다. 210 V를 Y 상전압으로 착각하면 $70\sqrt{3}$ 이 나온다.

문제 4

다음의 회로에 평형 3상전원을 인가했을 때 각 선에 흐르는 전류 I_L[A]가 같으면 R [Ω]은?

112.5

225

325.5

412

정답 및 해설

R은 12.5 Ω이다.

Δ 부하를 Y로 변환한다(저항 합 200 Ω). a에 붙은 두 변이 50 Ω, 50 Ω이므로 $R_a=\dfrac{50\times50}{200}=12.5\,\mathrm{\Omega}$ , $R_b=R_c=\dfrac{50\times100}{200}=25\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

선전류가 같으려면 각 상 합성저항이 같아야 하므로 $R+12.5=25$ , $R=12.5\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

문제 5

다음의 회로에서 스위치(SW)가 충분한 시간동안 열려 있다가 t ＝0인 순간에 스위치를 닫았다. 시간에 따른 전류 i_A의 값으로 옳은 것은? (단, i_A(0－)는 초기전류, i_A(0＋)는 스위치를 닫은 직후의 전류, i_A(∞)는 정상상태의 전류이며, 단위는 [mA]이다)

1i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝5.0, i_A(∞)＝5.0

2i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝5.0, i_A(∞)＝7.5

3i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝11.0, i_A(∞)＝5.0

4i_A(0－)＝5.0, i_A(0＋)＝10.0, i_A(∞)＝5.0

정답 및 해설

$i_A(0^-)=2.0$ , $i_A(0^+)=11.0$ , $i_A(\infty)=5.0\,\mathrm{mA}$ 이다.

스위치가 열린 정상상태: 커패시터는 개방이므로 $i_A=\dfrac{10}{2+3}=2\,\mathrm{mA}$ , 중간 마디 전압은 $3\times2=6\,\mathrm{V}$ 로 커패시터도 6 V로 충전된다.

스위치를 닫으면 중간 마디가 0 V가 된다. 커패시터 전압은 연속이므로 $t=0^+$ 에서 $i_A=\dfrac{10}{2}+\dfrac{6}{1}=11\,\mathrm{mA}$ 이다.
정상상태에서는 커패시터 전류가 0이므로 $i_A(\infty)=\dfrac{10}{2}=5\,\mathrm{mA}$ 이다.

문제 6

다음의 그림과 같은 주기함수의 전류가 3 [Ω]의 부하저항에 공급될 때 평균전력[W]은?

정답 및 해설

평균전력은 2 W이다.

파형은 주기 2 s로, 0~1 s 동안 $i=2t$ 로 증가하고 1~2 s 동안 0이다. 평균전력은 $P=R\cdot\overline{i^2}$ 이다.

$\overline{i^2}=\dfrac{1}{2}\int_0^1(2t)^2dt=\dfrac{1}{2}\times\dfrac{4}{3}=\dfrac{2}{3}$
$P=3\times\dfrac{2}{3}=2\,\mathrm{W}$

문제 7

다음의 <회로 A> 및 <회로 B>에서 전압 및 전류의 응답파형으로 서로 유사한 경향을 보이는 것들끼리 묶은 것은? (단, 회로는 모두 t＝0에서 스위치(SW)를 닫으며 초기조건은 0이다)

1i_L(t), e_c(t)

2i_L(t), i_c(t)

3e_L(t), e_c(t)

4i_L(t), e_L(t)

정답 및 해설

유사한 경향끼리 묶은 것은 $i_L(t)$ 와 $e_c(t)$ 이다.

RL 회로에서 $i_L=\dfrac{V_S}{R}(1-e^{-Rt/L})$ , RC 회로에서 $e_c=V_S(1-e^{-t/RC})$ 로 둘 다 0에서 시작해 지수적으로 증가한다. 반면 $e_L(t)$ 와 $i_c(t)$ 는 최댓값에서 시작해 0으로 감쇠한다.

$i_L(t)$ , $i_c(t)$ : 상승형과 감쇠형이 섞여 있다.
$e_L(t)$ , $e_c(t)$ : 감쇠형과 상승형으로 반대 경향이다.
$i_L(t)$ , $e_L(t)$ : 상승형과 감쇠형으로 반대 경향이다.

문제 8

다음의 회로에서 실효값 100 [V]의 전원 v_s를 인가한 경우에 회로 주파수와 무관하게 전류 i_s가 전원과 동상이 되도록 하는 C[㎌]는? (단, R＝10 [Ω], L＝1 [mH]이다)

210

315

420

정답 및 해설

C는 10 ㎌이다.

R-C 가지와 R-L 가지의 병렬이 주파수와 무관하게 순저항이 되는 정저항 회로 조건은 $R^2=\dfrac{L}{C}$ 이다.

$C=\dfrac{L}{R^2}=\dfrac{10^{-3}}{10^2}=10^{-5}\,\mathrm{F}=10\,\mathrm{\mu F}$ 이다.

문제 9

권수가 600회인 코일에 3 [A]의 전류를 흘렸을 때 10^-3 [Wb]의 자속이 코일과 쇄교하였다면 인덕턴스[mH]는?

1200

2300

3400

4500

정답 및 해설

인덕턴스는 200 mH이다.

자기 인덕턴스는 쇄교 자속을 전류로 나눈 값이다: $L=\dfrac{N\Phi}{I}$

$L=\dfrac{600\times10^{-3}}{3}=0.2\,\mathrm{H}=200\,\mathrm{mH}$ 이다.

문제 10

다음의 회로에서 역률각(위상각) 표시로 옳은 것은?

정답 및 해설

역률각은 $\tan^{-1}\dfrac{R}{\omega L}$ 이다.

R과 L이 병렬이므로 어드미턴스로 본다: $Y=\dfrac{1}{R}-j\dfrac{1}{\omega L}$

$\tan\theta=\dfrac{1/(\omega L)}{1/R}=\dfrac{R}{\omega L}$ 이다. 직렬 RL의 $\tan^{-1}\dfrac{\omega L}{R}$ 와 역수 관계인 점에 주의한다.

$\tan^{-1}\dfrac{\omega L}{R}$ 는 직렬 RL 회로의 위상각이다.
$\tan^{-1}\dfrac{R^2}{\omega^2L^2}$ 는 비를 제곱한 것으로 위상각이 아니다.
$\tan^{-1}\dfrac{\omega^2L^2}{R^2}$ 도 제곱비로 위상각이 아니다.

문제 11

전기력선의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

1전하가 없는 곳에서 전기력선은 발생, 소멸이 가능하다.

2전기력선은 그 자신만으로 폐곡선을 이룬다.

3전기력선은 도체 내부에 존재한다.

4전기력선은 등전위면과 수직이다.

정답 및 해설

옳은 설명은 전기력선은 등전위면과 수직이다는 것이다.

전계 방향으로 이동하면 전위가 가장 빠르게 감소하므로, 전기력선은 항상 등전위면에 수직으로 지난다.

전기력선은 양전하에서 시작해 음전하에서 끝나며, 전하가 없는 곳에서 발생하거나 소멸하지 않는다.
정전계의 전기력선은 스스로 폐곡선을 이루지 않는다(폐곡선을 이루는 것은 자력선).
정전 상태의 도체 내부에는 전계가 0이므로 전기력선이 존재하지 않는다.

문제 12

2 [Ω]과 4 [Ω]의 병렬회로 양단에 40 [V]를 가했을 때 2 [Ω]에서 발생하는 열은 4 [Ω]에서 발생하는 열의 몇 배인가?

31/2

41/4

정답 및 해설

2 Ω에서 발생하는 열은 4 Ω의 2배이다.

병렬이므로 두 저항에 같은 전압이 걸리고, 발열은 $P=\dfrac{V^2}{R}$ 로 저항에 반비례한다.

2 Ω: $\dfrac{40^2}{2}=800\,\mathrm{W}$ , 4 Ω: $\dfrac{40^2}{4}=400\,\mathrm{W}$ 이므로 2배이다. 직렬이었다면 반대로 1/2배가 된다.

문제 13

‘폐회로에 시간적으로 변화하는 자속이 쇄교할 때 발생하는 기전력’, ‘도선에 전류가 흐를 때 발생하는 자계의 방향’, ‘자계 중에 전류가 흐르는 도체가 놓여 있을 때 도체에 작용하는 힘의 방향’을 설명하는 법칙들은 각각 무엇인가?

1암페어의 오른손법칙, 가우스법칙, 패러데이의 전자유도법칙

2패러데이의 전자유도법칙, 가우스법칙, 플레밍의 왼손법칙

3패러데이의 전자유도법칙, 암페어의 오른손법칙, 플레밍의 왼손법칙

4패러데이의 전자유도법칙, 암페어 왼손법칙, 플레밍의 오른손 법칙

정답 및 해설

순서대로 패러데이의 전자유도법칙, 암페어의 오른손법칙, 플레밍의 왼손법칙이다.

쇄교 자속의 시간 변화로 생기는 기전력은 $e=-N\dfrac{d\Phi}{dt}$ (패러데이), 전류 주위 자계 방향은 오른나사(암페어), 자계 속 전류가 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손법칙(전동기 원리)이다.

가우스법칙은 폐곡면을 지나는 전속과 내부 전하의 관계로, 자계 방향을 설명하지 않는다.
플레밍의 오른손법칙은 운동하는 도체의 유도 기전력 방향(발전기 원리)으로 힘의 방향이 아니다.

문제 14

병렬 RLC 공진회로에 대한 설명으로 옳은 것은?

1공진주파수에서 임피던스가 최소값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 다르다.

2공진주파수에서 임피던스가 최대값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 다르다.

3공진주파수에서 임피던스가 최소값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 같다.

4공진주파수에서 임피던스가 최대값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 같다.

정답 및 해설

옳은 설명은 공진주파수에서 임피던스가 최대이고, 두 리액턴스의 값이 같다는 것이다.

공진 조건은 $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$ 로 L과 C의 리액턴스가 같아진다. 병렬회로에서는 두 서셉턴스가 상쇄되어 어드미턴스가 최소(=1/R), 즉 임피던스가 최대가 된다.

임피던스 최소이면서 리액턴스가 다르다는 설명은 직렬 공진 특성과 섞인 데다 공진 조건에도 어긋난다.
임피던스 최대이면서 리액턴스가 다르다는 설명은 공진 조건(두 리액턴스가 같음)에 어긋난다.
임피던스 최소이면서 리액턴스가 같다는 설명은 직렬 공진의 특성이다.

문제 15

다음의 회로에 대한 테브난 등가회로를 구하려 한다. a, b단자에서의 테브난 등가전압[V]은?

312

416

정답 및 해설

테브난 등가전압은 8 V이다.

a-b 개방 시 3 Ω에는 전류가 없으므로 $V_{th}$ 는 중간 마디 전압 V와 같다. KCL을 세운다.

$\dfrac{12-V}{4}+3=\dfrac{V}{2}$ 에서 $6=\dfrac{3V}{4}$ , $V=8\,\mathrm{V}$ 이다.

문제 16

다음의 회로에서 전압 V_o[V]와 전류 I_oA]는?

18, 1

28, 2

34, 1

44, 2

정답 및 해설

$V_o$ = 8 V, $I_o$ = 2 A이다.

12 Ω과 6 Ω의 병렬은 $\dfrac{12\times6}{18}=4\,\mathrm{\Omega}$ 이고, 2 Ω과 직렬이 되어 전체 6 Ω이다.

$I_o=\dfrac{12}{6}=2\,\mathrm{A}$ , $V_o=2\times4=8\,\mathrm{V}$ 이다.

문제 17

다음의 회로에서 전류 I [A]는?

1－1

3－3

정답 및 해설

전류 I는 3 A이다.

8 Ω 위 마디 전압을 V, 오른쪽 마디 전압을 W라 하고 KCL을 세운다.

오른쪽 마디: $\dfrac{V-W}{2}+10=\dfrac{W}{2}$ 에서 $W=\dfrac{V+20}{2}$
왼쪽 마디: $\dfrac{32-V}{2}=\dfrac{V}{8}+\dfrac{V-W}{2}$ 에 대입하면 $1.75V=42$ , $V=24\,\mathrm{V}$

$I=\dfrac{24}{8}=3\,\mathrm{A}$ 이다.

문제 18

다음의 회로에서 R₁＝3[Ω], R₂＝6[Ω], R₃＝5Ω], R₄＝10 [Ω]일 때 최대전력을 소모하는 저항은? (단, G는 검류계이다)

1R1

2R2

3R3

4R4

정답 및 해설

최대전력을 소모하는 저항은 $R_3$ 이다.

$R_1R_4=3\times10=30$ , $R_2R_3=6\times5=30$ 으로 브리지 평형이므로 검류계에는 전류가 흐르지 않는다.

A-C-B 경로: $\dfrac{10}{3+5}=1.25\,\mathrm{A}$ → $P_1\approx4.7\,\mathrm{W}$ , $P_3\approx7.8\,\mathrm{W}$
A-D-B 경로: $\dfrac{10}{6+10}=0.625\,\mathrm{A}$ → $P_2\approx2.3\,\mathrm{W}$ , $P_4\approx3.9\,\mathrm{W}$

문제 19

다음의 그림에서 도체는 10 [C]의 전하량으로 대전되어 있다. 이때 유전체 (유전율 ε [F/m])내에서의 전계의 세기[V/m]는? (단, 가장자리에서의 전속의 Fringing effect는 무시한다)

10.1/ε

2100/ε

31,000/ε

42,000/ε

정답 및 해설

유전체 내 전계의 세기는 $\dfrac{1000}{\varepsilon}\,\mathrm{V/m}$ 이다.

극판 면적은 $S=0.1\times0.1=0.01\,\mathrm{m^2}$ 이고, 전속밀도는 $D=\dfrac{Q}{S}$ $=\dfrac{10}{0.01}=1000\,\mathrm{C/m^2}$ 이다.

$E=\dfrac{D}{\varepsilon}=\dfrac{1000}{\varepsilon}$ 이다. 극판 간격 0.1 cm는 전계 계산에 필요하지 않다.

문제 20

내구의 반지름이 a [m], 외구의 반지름이 b [m]인 동심 구형 콘덴서에서 내구의 반지름과 외구의 반지름을 각각 2a [m], 2b [m]로 증가시키면 구형 콘덴서의 정전용량은 몇 배로 되는가?

정답 및 해설

정전용량은 2배가 된다.

동심 구형 콘덴서의 정전용량은 $C=\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}$ 이다.

$C'=\dfrac{4\pi\varepsilon(2a)(2b)}{2b-2a}=\dfrac{4}{2}\times\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}=2C$ 이다. 정전용량은 길이 치수에 비례한다.

9급 국가직 전기이론 기출문제모두CBT · moducbt.com

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

140, 50

240, 62.5

350, 50

450, 62.5

정답 및 해설

저항은 40 Ω, 임피던스는 50 Ω이다.

직류에서는 코일 리액턴스가 0이므로 $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{250}=40\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

교류에서 전력은 저항에서만 소비되므로 $I^2\times40=160$ , $I=2\,\mathrm{A}$ 이다.
$Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{100}{2}=50\,\mathrm{\Omega}$

문제 2

다음의 회로에서 전류 I [A]는? (단,

이고,

및

는 페이저(phasor)이다)

13√2

25√2

315√2

430√2

정답 및 해설

전류 I의 크기는 $5\sqrt{2}\,\mathrm{A}$ 이다.

세 가지가 a-b에 병렬이므로 밀만의 정리로 a-b 전압을 구한다. $V_1+V_2=300+j300\,\mathrm{V}$ 이다.

$V_{ab}=\dfrac{\dfrac{V_1}{10}+\dfrac{V_2}{10}}{\dfrac{1}{10}+\dfrac{1}{10}+\dfrac{1}{25}}=\dfrac{30+j30}{0.24}=125+j125\,\mathrm{V}$

$I=\dfrac{V_{ab}}{25}=5+j5\,\mathrm{A}$ , $|I|=5\sqrt{2}\,\mathrm{A}$ 이다.

문제 3

142√3

270√3

342

470

정답 및 해설

선전류는 70 A이다.

Δ 결선 전원에서는 상전압이 곧 선간전압이므로 선간전압은 210 V이다. Y 부하의 상전압은 $\dfrac{210}{\sqrt{3}}\,\mathrm{V}$ 이다.

$|Z_L|=\sqrt{1^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{3}\,\mathrm{\Omega}$ 이므로
$I_L=\dfrac{210/\sqrt{3}}{\sqrt{3}}=70\,\mathrm{A}$ 이다. 210 V를 Y 상전압으로 착각하면 $70\sqrt{3}$ 이 나온다.

문제 4

다음의 회로에 평형 3상전원을 인가했을 때 각 선에 흐르는 전류 I_L[A]가 같으면 R [Ω]은?

112.5

225

325.5

412

정답 및 해설

R은 12.5 Ω이다.

선전류가 같으려면 각 상 합성저항이 같아야 하므로 $R+12.5=25$ , $R=12.5\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

문제 5

1i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝5.0, i_A(∞)＝5.0

2i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝5.0, i_A(∞)＝7.5

3i_A(0－)＝2.0, i_A(0＋)＝11.0, i_A(∞)＝5.0

4i_A(0－)＝5.0, i_A(0＋)＝10.0, i_A(∞)＝5.0

정답 및 해설

$i_A(0^-)=2.0$ , $i_A(0^+)=11.0$ , $i_A(\infty)=5.0\,\mathrm{mA}$ 이다.

스위치가 열린 정상상태: 커패시터는 개방이므로 $i_A=\dfrac{10}{2+3}=2\,\mathrm{mA}$ , 중간 마디 전압은 $3\times2=6\,\mathrm{V}$ 로 커패시터도 6 V로 충전된다.

문제 6

다음의 그림과 같은 주기함수의 전류가 3 [Ω]의 부하저항에 공급될 때 평균전력[W]은?

정답 및 해설

평균전력은 2 W이다.

파형은 주기 2 s로, 0~1 s 동안 $i=2t$ 로 증가하고 1~2 s 동안 0이다. 평균전력은 $P=R\cdot\overline{i^2}$ 이다.

$\overline{i^2}=\dfrac{1}{2}\int_0^1(2t)^2dt=\dfrac{1}{2}\times\dfrac{4}{3}=\dfrac{2}{3}$
$P=3\times\dfrac{2}{3}=2\,\mathrm{W}$

문제 7

1i_L(t), e_c(t)

2i_L(t), i_c(t)

3e_L(t), e_c(t)

4i_L(t), e_L(t)

정답 및 해설

유사한 경향끼리 묶은 것은 $i_L(t)$ 와 $e_c(t)$ 이다.

$i_L(t)$ , $i_c(t)$ : 상승형과 감쇠형이 섞여 있다.
$e_L(t)$ , $e_c(t)$ : 감쇠형과 상승형으로 반대 경향이다.
$i_L(t)$ , $e_L(t)$ : 상승형과 감쇠형으로 반대 경향이다.

문제 8

210

315

420

정답 및 해설

C는 10 ㎌이다.

R-C 가지와 R-L 가지의 병렬이 주파수와 무관하게 순저항이 되는 정저항 회로 조건은 $R^2=\dfrac{L}{C}$ 이다.

$C=\dfrac{L}{R^2}=\dfrac{10^{-3}}{10^2}=10^{-5}\,\mathrm{F}=10\,\mathrm{\mu F}$ 이다.

문제 9

권수가 600회인 코일에 3 [A]의 전류를 흘렸을 때 10^-3 [Wb]의 자속이 코일과 쇄교하였다면 인덕턴스[mH]는?

1200

2300

3400

4500

정답 및 해설

인덕턴스는 200 mH이다.

자기 인덕턴스는 쇄교 자속을 전류로 나눈 값이다: $L=\dfrac{N\Phi}{I}$

$L=\dfrac{600\times10^{-3}}{3}=0.2\,\mathrm{H}=200\,\mathrm{mH}$ 이다.

문제 10

다음의 회로에서 역률각(위상각) 표시로 옳은 것은?

정답 및 해설

역률각은 $\tan^{-1}\dfrac{R}{\omega L}$ 이다.

R과 L이 병렬이므로 어드미턴스로 본다: $Y=\dfrac{1}{R}-j\dfrac{1}{\omega L}$

$\tan\theta=\dfrac{1/(\omega L)}{1/R}=\dfrac{R}{\omega L}$ 이다. 직렬 RL의 $\tan^{-1}\dfrac{\omega L}{R}$ 와 역수 관계인 점에 주의한다.

$\tan^{-1}\dfrac{\omega L}{R}$ 는 직렬 RL 회로의 위상각이다.
$\tan^{-1}\dfrac{R^2}{\omega^2L^2}$ 는 비를 제곱한 것으로 위상각이 아니다.
$\tan^{-1}\dfrac{\omega^2L^2}{R^2}$ 도 제곱비로 위상각이 아니다.

문제 11

전기력선의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

1전하가 없는 곳에서 전기력선은 발생, 소멸이 가능하다.

2전기력선은 그 자신만으로 폐곡선을 이룬다.

3전기력선은 도체 내부에 존재한다.

4전기력선은 등전위면과 수직이다.

정답 및 해설

옳은 설명은 전기력선은 등전위면과 수직이다는 것이다.

전계 방향으로 이동하면 전위가 가장 빠르게 감소하므로, 전기력선은 항상 등전위면에 수직으로 지난다.

전기력선은 양전하에서 시작해 음전하에서 끝나며, 전하가 없는 곳에서 발생하거나 소멸하지 않는다.
정전계의 전기력선은 스스로 폐곡선을 이루지 않는다(폐곡선을 이루는 것은 자력선).
정전 상태의 도체 내부에는 전계가 0이므로 전기력선이 존재하지 않는다.

문제 12

2 [Ω]과 4 [Ω]의 병렬회로 양단에 40 [V]를 가했을 때 2 [Ω]에서 발생하는 열은 4 [Ω]에서 발생하는 열의 몇 배인가?

31/2

41/4

정답 및 해설

2 Ω에서 발생하는 열은 4 Ω의 2배이다.

병렬이므로 두 저항에 같은 전압이 걸리고, 발열은 $P=\dfrac{V^2}{R}$ 로 저항에 반비례한다.

2 Ω: $\dfrac{40^2}{2}=800\,\mathrm{W}$ , 4 Ω: $\dfrac{40^2}{4}=400\,\mathrm{W}$ 이므로 2배이다. 직렬이었다면 반대로 1/2배가 된다.

문제 13

1암페어의 오른손법칙, 가우스법칙, 패러데이의 전자유도법칙

2패러데이의 전자유도법칙, 가우스법칙, 플레밍의 왼손법칙

3패러데이의 전자유도법칙, 암페어의 오른손법칙, 플레밍의 왼손법칙

4패러데이의 전자유도법칙, 암페어 왼손법칙, 플레밍의 오른손 법칙

정답 및 해설

순서대로 패러데이의 전자유도법칙, 암페어의 오른손법칙, 플레밍의 왼손법칙이다.

가우스법칙은 폐곡면을 지나는 전속과 내부 전하의 관계로, 자계 방향을 설명하지 않는다.
플레밍의 오른손법칙은 운동하는 도체의 유도 기전력 방향(발전기 원리)으로 힘의 방향이 아니다.

문제 14

병렬 RLC 공진회로에 대한 설명으로 옳은 것은?

1공진주파수에서 임피던스가 최소값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 다르다.

2공진주파수에서 임피던스가 최대값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 다르다.

3공진주파수에서 임피던스가 최소값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 같다.

4공진주파수에서 임피던스가 최대값을 가지며, 커패시터에 의한 리액턴스와 인덕터에 의한 리액턴스의 값이 같다.

정답 및 해설

옳은 설명은 공진주파수에서 임피던스가 최대이고, 두 리액턴스의 값이 같다는 것이다.

임피던스 최소이면서 리액턴스가 다르다는 설명은 직렬 공진 특성과 섞인 데다 공진 조건에도 어긋난다.
임피던스 최대이면서 리액턴스가 다르다는 설명은 공진 조건(두 리액턴스가 같음)에 어긋난다.
임피던스 최소이면서 리액턴스가 같다는 설명은 직렬 공진의 특성이다.

문제 15

다음의 회로에 대한 테브난 등가회로를 구하려 한다. a, b단자에서의 테브난 등가전압[V]은?

312

416

정답 및 해설

테브난 등가전압은 8 V이다.

a-b 개방 시 3 Ω에는 전류가 없으므로 $V_{th}$ 는 중간 마디 전압 V와 같다. KCL을 세운다.

$\dfrac{12-V}{4}+3=\dfrac{V}{2}$ 에서 $6=\dfrac{3V}{4}$ , $V=8\,\mathrm{V}$ 이다.

문제 16

다음의 회로에서 전압 V_o[V]와 전류 I_oA]는?

18, 1

28, 2

34, 1

44, 2

정답 및 해설

$V_o$ = 8 V, $I_o$ = 2 A이다.

12 Ω과 6 Ω의 병렬은 $\dfrac{12\times6}{18}=4\,\mathrm{\Omega}$ 이고, 2 Ω과 직렬이 되어 전체 6 Ω이다.

$I_o=\dfrac{12}{6}=2\,\mathrm{A}$ , $V_o=2\times4=8\,\mathrm{V}$ 이다.

문제 17

다음의 회로에서 전류 I [A]는?

1－1

3－3

정답 및 해설

전류 I는 3 A이다.

8 Ω 위 마디 전압을 V, 오른쪽 마디 전압을 W라 하고 KCL을 세운다.

오른쪽 마디: $\dfrac{V-W}{2}+10=\dfrac{W}{2}$ 에서 $W=\dfrac{V+20}{2}$
왼쪽 마디: $\dfrac{32-V}{2}=\dfrac{V}{8}+\dfrac{V-W}{2}$ 에 대입하면 $1.75V=42$ , $V=24\,\mathrm{V}$

$I=\dfrac{24}{8}=3\,\mathrm{A}$ 이다.

문제 18

다음의 회로에서 R₁＝3[Ω], R₂＝6[Ω], R₃＝5Ω], R₄＝10 [Ω]일 때 최대전력을 소모하는 저항은? (단, G는 검류계이다)

1R1

2R2

3R3

4R4

정답 및 해설

최대전력을 소모하는 저항은 $R_3$ 이다.

$R_1R_4=3\times10=30$ , $R_2R_3=6\times5=30$ 으로 브리지 평형이므로 검류계에는 전류가 흐르지 않는다.

문제 19

10.1/ε

2100/ε

31,000/ε

42,000/ε

정답 및 해설

유전체 내 전계의 세기는 $\dfrac{1000}{\varepsilon}\,\mathrm{V/m}$ 이다.

극판 면적은 $S=0.1\times0.1=0.01\,\mathrm{m^2}$ 이고, 전속밀도는 $D=\dfrac{Q}{S}$ $=\dfrac{10}{0.01}=1000\,\mathrm{C/m^2}$ 이다.

$E=\dfrac{D}{\varepsilon}=\dfrac{1000}{\varepsilon}$ 이다. 극판 간격 0.1 cm는 전계 계산에 필요하지 않다.

문제 20

정답 및 해설

정전용량은 2배가 된다.

동심 구형 콘덴서의 정전용량은 $C=\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}$ 이다.

$C'=\dfrac{4\pi\varepsilon(2a)(2b)}{2b-2a}=\dfrac{4}{2}\times\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}=2C$ 이다. 정전용량은 길이 치수에 비례한다.