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그림과 같은 RC 회로에서 ωRC>>1 인 경우 교류 전압을 인가하였을… | [철도신호기사 필기] 08년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 08년 2회차
그림과 같은 RC 회로에서 ωRC>>1 인 경우 교류 전압을 인가하였을 때 출력전압 V2(t)는?
문제 이미지
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출력전압은 입력전압에 대한 미분형태로 나타난다.
2
출력전압은 입력전압에 대한 적분형태로 나타난다.
3
출력전압은 커패시터에 의해 충전되고, 전류는 흐르지 않는다.
4
출력전압은 입력전압과 동일하게 나타난다.
해설

출력을 커패시터 양단에서 뽑는 RC 직렬회로에서 ωRC≫1\omega RC \gg 1 이면 출력전압이 입력전압의 적분 형태로 나타난다.

그림은 교류전원 V1(t)V_1(t) 에 R 과 C 가 직렬로 연결되고 C 양단에서 V2(t)V_2(t) 를 뽑는 구성이다. ωRC≫1\omega RC \gg 1 이면 용량 리액턴스 1ωC\dfrac{1}{\omega C} 가 R 보다 훨씬 작아 회로 전류가 사실상 저항으로만 결정되어 i≈V1Ri \approx \dfrac{V_1}{R} 이 된다.

커패시터 전압은 전류의 시간적분이므로 V2=1C∫i dt≈1RC∫V1 dtV_2=\dfrac{1}{C}\int i\,dt \approx \dfrac{1}{RC}\int V_1\,dt 가 되어 적분회로로 동작한다. 반대로 ωRC≪1\omega RC \ll 1 인 조건에서 저항 양단을 출력으로 쓰면 미분회로가 된다.

또한 이 상태에서도 저항을 통해 충·방전 전류는 계속 흐르므로 전류가 흐르지 않는다는 설명은 성립하지 않고, 리액턴스가 작아 출력 크기가 입력보다 작아지므로 입력과 같게 나타나지도 않는다.

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