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그림의 회로에서 t=0일 때 커패시터 전압 v_C(0)[V]와 t=\i… | [9급 국가직 전기이론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 전기이론] 26년 1회차
그림의 회로에서 t=0t=0일 때 커패시터 전압 vC(0)v_C(0)[V]와 t=∞t=\infty일 때 vC(∞)v_C(\infty)[V]는? (단, u(t)u(t)는 단위계단함수이다)

vC(0)v_C(0)[V]    vC(∞)v_C(\infty)[V]
문제 이미지
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10    50
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10    60
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50    50
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50    60
해설

t<0t\lt 0에는 전압원이 0 V(단락)이고 t→∞t\to\infty에는 20 V이므로, vC(0)=50 Vv_C(0)=50\,\mathrm{V}, vC(∞)=60 Vv_C(\infty)=60\,\mathrm{V}이다.

t=0t=0: 그 직전 정상상태에서 커패시터는 개방, 전압원은 단락이다. 1 mA가 100 kΩ과 20+80=100 kΩ20+80=100\,\mathrm{k\Omega}의 병렬(50 kΩ)로 흐르므로 vC(0−)=1 mA×50 kΩ=50 Vv_C(0^-)=1\,\mathrm{mA}\times50\,\mathrm{k\Omega}=50\,\mathrm{V}이고, 커패시터 전압의 연속성으로 vC(0)=50 Vv_C(0)=50\,\mathrm{V}이다.

t→∞t\to\infty: 커패시터 마디 KCL 20−v100 k+1 m=v100 k\dfrac{20-v}{100\,\mathrm{k}}+1\,\mathrm{m}=\dfrac{v}{100\,\mathrm{k}}
양변에 100 k를 곱하면 20−v+100=v20-v+100=v, 즉 vC(∞)=60 Vv_C(\infty)=60\,\mathrm{V}이다.

  • 초깃값 10 V·최종값 50 V: 초깃값에서는 전류원을, 최종값에서는 전압원을 각각 빠뜨린 값이다.
  • 초깃값 10 V·최종값 60 V: 초깃값을 전압원 단독 분압 20×100200=10 V20\times\dfrac{100}{200}=10\,\mathrm{V}로 잡았으나, t<0t\lt 0에서 전압원은 0 V이고 전류원만 작용한다.
  • 초깃값 50 V·최종값 50 V: 최종값에서 전압원의 기여 10 V를 빠뜨린 값이다.

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