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RLC 직렬회로에 직류 전압원 V_0 [V]를 연결하고 정상상태에 도달… | [7급 국가직 회로이론] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 회로이론] 25년 1회차
RLC 직렬회로에 직류 전압원 V0V_0 [V]를 연결하고 정상상태에 도달 후, 인덕터와 커패시터에 저장된 에너지 WLW_L [J], WCW_C [J]를 바르게 연결한 것은?
WLW_L, WCW_C
1
0, 0
2
0, 12CV02\frac{1}{2}CV_0^2
3
12L(V0R)2\frac{1}{2}L\left(\frac{V_0}{R}\right)^2, 0
4
12L(V0R)2\frac{1}{2}L\left(\frac{V_0}{R}\right)^2, 12CV02\frac{1}{2}CV_0^2
해설

직류 정상상태에서 인덕터는 단락, 커패시터는 개방되므로 WL=0W_L=0, WC=12CV02W_C=\dfrac{1}{2}CV_0^2이다.

직렬 경로에 개방된 커패시터가 있어 전류가 흐르지 않는다.
I=0⇒WL=12LI2=0I=0\Rightarrow W_L=\dfrac{1}{2}LI^2=0

전류가 0이면 저항·인덕터의 전압강하도 0이므로 전원 전압 전체가 커패시터에 걸린다.
VC=V0⇒WC=12CV02V_C=V_0\Rightarrow W_C=\dfrac{1}{2}CV_0^2

  • 두 에너지가 모두 0인 조합은 커패시터가 전원 전압으로 충전된 것을 놓쳤다.
  • 인덕터 에너지 12L(V0/R)2\frac{1}{2}L(V_0/R)^2와 커패시터 에너지 0의 조합은 전류가 V0/RV_0/R로 흐른다고 보고 충전도 무시했다.
  • 두 에너지가 모두 0이 아닌 조합은 커패시터가 직렬로 있는데도 정상상태 전류 V0/RV_0/R가 흐른다고 본 것이라 모순이다.

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