모두CBT

그림과 같은 회로에서 C=100㎌의 콘덴서에 QO=3×10-2C의 전하… | [철도신호기사 필기] 14년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 14년 2회차
그림과 같은 회로에서 C=100㎌의 콘덴서에 QO=3×10-2C의 전하량이 축적되어 있다. t=0인 순간에 스위치 K를 닫은 후 저항 R=5Ω에서 총 전력량(J)은?
문제 이미지
1
4.5×102
2
1.8×104
3
1.8
4
4.5
해설

저항에서 소비되는 총 전력량은 4.5[J]이다.

그림은 전하 Q0가 축적된 콘덴서 C와 저항 R을 스위치 K로 잇는 방전 회로다. 전원이 없으므로 콘덴서에 저장된 에너지가 전부 저항에서 열로 소비되며, 결국 초기 축적 에너지가 곧 총 전력량이다.

W=Q0 22CW=\dfrac{Q_0^{\,2}}{2C}에 Q0=3×10−2 CQ_0=3\times10^{-2}\,\mathrm{C}, C=100 μF=100×10−6 FC=100\,\mu\mathrm{F}=100\times10^{-6}\,\mathrm{F}를 대입하면
W=(3×10−2)22×100×10−6=9×10−42×10−4=4.5 [J]W=\dfrac{(3\times10^{-2})^2}{2\times100\times10^{-6}}=\dfrac{9\times10^{-4}}{2\times10^{-4}}=4.5\,[\mathrm{J}]

R=5[Ω]은 시정수 τ=RC\tau=RC를 통해 방전이 얼마나 빨리 끝나는지만 정할 뿐, 최종적으로 소비되는 에너지 총량에는 영향을 주지 않는다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.