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1[국회직 9급 전자공학개론] 24년 1회차
다음 회로에서 시간 t=0 [s]에서 스위치가 단자 a에서 단자 b로 전환된다. 시간 t=ln2 [s]에서의 커패시터 전압 v c (ln2) [V]를 구하면?
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해설

vc(ln⁡2)v_{c}(\ln 2)는 5 V이다.

스위치가 a에 충분히 오래 있어 정상상태였다고 보면 커패시터는 개방이고, 전압은 R1R_{1}, R3R_{3}의 분압이다.
vc(0)=8×31+3=6 Vv_{c}(0)=8\times\dfrac{3}{1+3}=6\,\mathrm{V}

b로 전환한 뒤의 최종값과 시정수는 다음과 같다.
vc(∞)=8×11+1=4 Vv_{c}(\infty)=8\times\dfrac{1}{1+1}=4\,\mathrm{V}
τ=(1 kΩ∥1 kΩ)×2 mF=1 s\tau=(1\,\mathrm{k\Omega}\parallel 1\,\mathrm{k\Omega})\times 2\,\mathrm{mF}=1\,\mathrm{s}

따라서 전압은 다음과 같다.
vc(t)=4+(6−4)e−tv_{c}(t)=4+(6-4)e^{-t}
vc(ln⁡2)=4+2×12=5 Vv_{c}(\ln 2)=4+2\times\dfrac{1}{2}=5\,\mathrm{V}

  • 2: 초깃값과 최종값의 차이로, 변화량일 뿐이다.
  • 4: 시간이 충분히 지난 최종값이다.
  • 6: 전환 직전의 초깃값이다.
  • 8: 전원 전압으로, 커패시터 전압이 도달하지 않는 값이다.

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