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3개의 같은 저항 RΩ을 그림과 같이 Δ결선하고, 기전력 V(V), 내… | [철도신호기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 16년 2회차
3개의 같은 저항 RΩ을 그림과 같이 Δ결선하고, 기전력 V(V), 내부저항 r(Ω)인 전지를 n개 직렬 접속했다. 이때 전지 내에 흐르는 전류가 I(A)라면 저항 R(Ω)은?
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해설

Δ결선을 두 꼭짓점에서 본 저항이 2R/32R/3이므로 R=32n(VI−r)R = \dfrac{3}{2}n\left(\dfrac{V}{I} - r\right)[Ω]이다.

그림에서 기전력 nV, 내부저항 nr인 전지가 세 저항 R로 이루어진 Δ결선의 두 꼭짓점에 연결되어 있다. 그 두 점 사이에는 저항 R 하나와 나머지 두 R의 직렬(2R)이 병렬로 놓이므로 Rab=R⋅2RR+2R=2R3R_{ab} = \dfrac{R \cdot 2R}{R + 2R} = \dfrac{2R}{3}다.

회로 전체에 옴의 법칙을 적용하면 I=nVnr+2R3I = \dfrac{nV}{nr + \frac{2R}{3}}, 곧 nr+2R3=nVInr + \dfrac{2R}{3} = \dfrac{nV}{I}가 된다.

이를 R에 대해 풀면 2R3=nVI−nr\dfrac{2R}{3} = \dfrac{nV}{I} - nr이므로 R=32(nVI−nr)=32n(VI−r)R = \dfrac{3}{2}\left(\dfrac{nV}{I} - nr\right) = \dfrac{3}{2}n\left(\dfrac{V}{I} - r\right). 계수가 2/32/3이거나 괄호 안이 덧셈인 식은 병렬 환산과 부호 정리를 잘못한 것이다.

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