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다음 회로에서 스위치가 t=0 [sec]에서 개방된다. t>0 [sec… | [7급 국가직 회로이론] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 회로이론] 24년 1회차
다음 회로에서 스위치가 t=0t=0 [sec]에서 개방된다. t>0t>0 [sec]에서 커패시터의 양단전압 vc(t)v_c(t) [V]는? (단, t<0t<0 [sec]에서 회로는 정상상태이다)

문제 이미지
1
4e−14t4e^{-\frac{1}{4}t}
2
8e−14t8e^{-\frac{1}{4}t}
3
4e−18t4e^{-\frac{1}{8}t}
4
8e−18t8e^{-\frac{1}{8}t}
해설

커패시터 전압은 8e−18t8e^{-\frac{1}{8}t} [V]이다.

개방 전 정상상태에서 커패시터는 개방이므로 가운데 마디 VxV_x에서 오른쪽은 2 [Ω]+2 [Ω]=4 [Ω]으로 접지된다. 7 [A]는 마디로 그대로 들어온다.
7−Vx3+7=Vx4⇒Vx=16 V\dfrac{7-V_x}{3}+7=\dfrac{V_x}{4}\Rightarrow V_x=16\,\mathrm{V}

커패시터 전압은 세로 2 [Ω] 양단 전압과 같아 분압으로 vc(0)=8 Vv_c(0)=8\,\mathrm{V}이다.
개방 후 커패시터는 2 [Ω]+2 [Ω]로 방전하므로 τ=RC=4×2=8 s\tau=RC=4\times 2=8\,\mathrm{s}이다.

  • 초기값 4, 지수 -t/4는 초기 전압과 시정수를 모두 절반으로 잡은 것이다.
  • 초기값 8, 지수 -t/4는 방전 저항을 2 [Ω]만 본 것이다.
  • 초기값 4, 지수 -t/8은 초기 전압을 절반으로 잘못 잡은 것이다.

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