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그림의 회로에서 스위치 SW가 충분히 긴 시간 동안 닫혀 있다가 t=0… | [9급 국가직 전기이론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 전기이론] 26년 1회차
그림의 회로에서 스위치 SW가 충분히 긴 시간 동안 닫혀 있다가 t=0t=0에서 개방되었다. t>0t>0에서 인덕터 전압 vL(t)v_L(t)[V]는?

문제 이미지
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−8e−4t-8e^{-4t}
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−8e−2t-8e^{-2t}
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−16e−4t-16e^{-4t}
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−16e−2t-16e^{-2t}
해설

스위치 개방 후 인덕터는 두 4 Ω 저항과 직렬로 방전하므로 vL(t)=−16e−4t Vv_L(t)=-16e^{-4t}\,\mathrm{V}이다.

t<0t\lt 0: 스위치가 닫혀 8 V 전원이 위 마디에 직접 걸리고, 정상상태의 인덕터는 단락이므로 iL(0−)=84=2 Ai_L(0^-)=\dfrac{8}{4}=2\,\mathrm{A}이다. 인덕터 전류는 연속이므로 iL(0+)=2 Ai_L(0^+)=2\,\mathrm{A}이다.

t>0t\gt 0: 전원이 분리되어 인덕터와 두 4 Ω의 직렬 루프가 되므로 R=8 ΩR=8\,\mathrm{\Omega}, 시정수 τ=LR=28=0.25 s\tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{2}{8}=0.25\,\mathrm{s}이다.
iL(t)=2e−4t Ai_L(t)=2e^{-4t}\,\mathrm{A}, vL=LdiLdt=2×(−8e−4t)=−16e−4t Vv_L=L\dfrac{di_L}{dt}=2\times(-8e^{-4t})=-16e^{-4t}\,\mathrm{V}이다.

  • −8e−4t-8e^{-4t}: 감쇠 지수는 맞으나 초기 전압 −RiL(0+)-Ri_L(0^+)에서 저항을 4 Ω 하나만 넣은 값이다.
  • −8e−2t-8e^{-2t}: 방전 경로 저항을 4 Ω 하나로 보아 시정수와 진폭이 모두 달라진 값이다.
  • −16e−2t-16e^{-2t}: 진폭은 맞으나 시정수를 0.25 s가 아닌 0.5 s로 잡은 값이다.

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