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21-2그림의 회로에서 단자전압이 V_0\,[\mathrm{V}] 일 … | 2021년 전기산업기사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

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21-2

그림의 회로에서 단자전압이 V0[V]V_0\,[\mathrm{V}] 일 때 전압계의 눈금을 V[V]V\,[\mathrm{V}] 로 읽으려면 배율기 저항 Rm[Ω]R_m\,[\Omega] 을 얼마로 해야 하는지 구하시오. (단, 전압계의 내부저항은 Rv[Ω]R_v\,[\Omega] 이다.)

Rm V Rv V0
해설

Rm=Rv(V0V1)[Ω]R_m=R_v\left(\dfrac{V_0}{V}-1\right)\,[\Omega]


[해설]

배율기는 전압계의 측정 범위를 넓히려고 전압계에 직렬로 다는 저항이다.

V0 I Rm(배율기) Rv 전압계 V

회로에 흐르는 전류는 하나뿐이므로

I=V0Rm+Rv=VRvI=\dfrac{V_0}{R_m+R_v}=\dfrac{V}{R_v}

전압계에 걸리는 전압은 분압 관계로

V=RvRm+RvV0  V0V=Rm+RvRv=1+RmRvV=\dfrac{R_v}{R_m+R_v}\,V_0\ \Rightarrow\ \dfrac{V_0}{V}=\dfrac{R_m+R_v}{R_v}=1+\dfrac{R_m}{R_v}

RmRv=V0V1  Rm=Rv(V0V1)[Ω]\dfrac{R_m}{R_v}=\dfrac{V_0}{V}-1\ \Rightarrow\ \mathbf{R_m=R_v\left(\dfrac{V_0}{V}-1\right)}\,[\Omega]

여기서 m=V0Vm=\dfrac{V_0}{V}배율이라 하며 Rm=Rv(m1)R_m=R_v(m-1) 로 외워 두면 편하다. 예를 들어 측정 범위를 10배로 늘리려면 내부저항의 9배가 되는 저항을 직렬로 달면 된다. 참고로 전류계의 범위를 넓히는 분류기는 반대로 병렬로 달며 Rs=ram1R_s=\dfrac{r_a}{m-1} 이다.

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