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1[7급 국가직 회로이론] 25년 1회차
다음 회로에서 스위치가 t=0t=0 [sec]에서 열린다. t>0t\gt 0 [sec]에서 커패시터 양단전압 vc(t)v_c(t) [V]는? (단, t<0t\lt 0 [sec]에서 회로는 정상상태이고, u(t)u(t)는 단위계단함수이다)

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6+14e−0.1t6+14e^{-0.1t}
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6+14e−10t6+14e^{-10t}
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20+14e−0.1t20+14e^{-0.1t}
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20+14e−10t20+14e^{-10t}
해설

커패시터 전압은 vc(t)=6+14e−0.1t Vv_c(t)=6+14e^{-0.1t}\ \mathrm{V}이다.

초기값: t<0t\lt 0에서 9u(t)=09u(t)=0이고 스위치가 닫혀 20 [V] 전원이 커패시터와 병렬이므로 vc(0)=20 Vv_c(0)=20\ \mathrm{V}이다.

최종값과 시정수: t>0t\gt 0에서 9 [V] 전원과 2+1=3 Ω2+1=3\ \Omega, 6 [Ω]이 남는다.
vc(∞)=9×63+6=6 Vv_c(\infty)=9\times\dfrac{6}{3+6}=6\ \mathrm{V}, RTh=3∥6=2 ΩR_{Th}=3\parallel 6=2\ \Omega, τ=2×5=10 s\tau=2\times 5=10\ \mathrm{s}
vc=6+(20−6)e−t/10v_c=6+(20-6)e^{-t/10}

  • 6+14e−10t6+14e^{-10t}는 e−t/τe^{-t/\tau}에 시정수를 곱해 넣었다.
  • 20+14e−0.1t20+14e^{-0.1t}는 초기값을 최종값 자리에 썼다.
  • 20+14e−10t20+14e^{-10t}는 최종값과 시정수를 모두 틀렸다.

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