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1[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차
그림은 저항값이 RR인 저항과 전기용량이 CC인 축전기, 전압이 VV인
전원, 스위치로 이루어진 회로를 나타낸 것이다. 스위치를 닫은 후
축전기 양단 전압이 V2\frac{V}{2}가 되는 데 걸린 시간은 t1t_1이다. 만약 이 회로를
저항값이 2R2R로 축전기 전기용량이 3C3C로 변경하여 동일한 실험을
했다면 축전기 양단 전압이 V2\frac{V}{2}가 되는 데 걸린 시간 t2t_2는?

문제 이미지
1
16t1\frac{1}{6}t_1
2
23t1\frac{2}{3}t_1
3
32t1\frac{3}{2}t_1
4
6t16t_1
해설

t2t_2는 6t16t_1이다.

충전 시 VC=V(1−e−t/RC)V_C=V\left(1-e^{-t/RC}\right)이므로 V2\dfrac{V}{2}가 되는 시간은 t=RCln⁡2t=RC\ln 2로 시간 상수 RC에 비례한다.

t2t1=(2R)(3C)RC=6\dfrac{t_2}{t_1}=\dfrac{(2R)(3C)}{RC}=6

  • 16t1\dfrac{1}{6}t_1: 시간 상수에 반비례한다고 본 값이다.
  • 23t1\dfrac{2}{3}t_1: RR와 CC의 비를 나누어 계산한 값이다.
  • 32t1\dfrac{3}{2}t_1: CC와 RR의 비를 나누어 계산한 값이다.

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