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1[전기산업기사 필기] 2021년 3회 기출복원 모의고사
그림과 같은 회로에서 L2에 흐르는 전류 I2(A)가 단자전압 V(V)보다 위상이 90°뒤지기 위한 조건은? (단, ω는 회로의 각주파수(rad/s)이다.)
문제 이미지
1
R2/R1 = L2/L1
2
R1R2 = L1L2
3
R1R2 = ωL1L2
4
R1R2 = ω2L1L2
해설

I2가 V에 비해 90° 뒤지는 조건은 R1R2 = ω2L1L2이다.

그림은 단자전압 V에 L1이 직렬로 연결되고, 그 뒤 노드에서 R2와 L2의 직렬 가지(여기에 흐르는 전류가 I2)와 R1이 병렬로 놓인 회로이다.

전류분배와 전체 임피던스를 함께 정리하면 I2=I1⋅R1R1+R2+jωL2I_2=I_1\cdot\dfrac{R_1}{R_1+R_2+j\omega L_2}, I1=VjωL1+R1(R2+jωL2)R1+R2+jωL2I_1=\dfrac{V}{j\omega L_1+\dfrac{R_1(R_2+j\omega L_2)}{R_1+R_2+j\omega L_2}}이므로 I2=VR1(R1R2−ω2L1L2)+jω{L1(R1+R2)+R1L2}I_2=\dfrac{VR_1}{(R_1R_2-\omega^2L_1L_2)+j\omega\{L_1(R_1+R_2)+R_1L_2\}}가 된다.

I2가 V에 비해 정확히 90° 뒤지려면 분모가 순허수여야 하므로 실수부가 0이어야 한다. 즉 R1R2−ω2L1L2=0R_1R_2-\omega^2L_1L_2=0에서 R1R2=ω2L1L2R_1R_2=\omega^2L_1L_2가 조건이다.

이때 I2=VR1jω{L1(R1+R2)+R1L2}I_2=\dfrac{VR_1}{j\omega\{L_1(R_1+R_2)+R_1L_2\}}로 −j 성분만 남아 90° 지상이 된다.

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