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정현파 교류전원 e=Emsin(wt+θ)[V]가 인가된 RLC 직렬 회… | [전기기사 필기] 17년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 17년 3회차
정현파 교류전원 e=Emsin(wt+θ)[V]가 인가된 RLC 직렬 회로에 있어서wL>1wCwL\gt \dfrac{1}{wC}일 경우, 이 회로에 흐르는 전류 I[A]의 위상은 인가전압 e[V]의 위상보다 어떻게 되는가?
1
tan1wL1wCR\tan^{-1}\dfrac{wL-\dfrac{1}{wC}}{R} 앞선다.
2
tan1wL1wCR\tan^{-1}\dfrac{wL-\dfrac{1}{wC}}{R} 뒤진다.
3
tan1R(1wLwC)\tan^{-1}R\left(\dfrac{1}{wL}-wC\right) 앞선다.
4
tan1R(1wLwC)\tan^{-1}R\left(\dfrac{1}{wL}-wC\right) 뒤진다.
해설

RLC 직렬회로의 임피던스는
Z=R+j(ωL1ωC)Z=R+j\left(\omega L-\dfrac{1}{\omega C}\right)
이므로 임피던스 각은
θ=tan1ωL1ωCR\theta=\tan^{-1}\dfrac{\omega L-\dfrac{1}{\omega C}}{R}
이다. 전류는 I˙=E˙Z\dot I=\dfrac{\dot E}{Z}로 구해지므로 분모의 각 θ\theta가 전류 위상에서 빠진다. 즉 전류의 위상은 전압의 위상보다 θ\theta만큼 뒤진다.
ωL>1ωC\omega L>\dfrac{1}{\omega C}이면 괄호 안이 양수여서 θ>0\theta>0인 유도성 회로이므로, 전류는 전압보다 tan1ωL1ωCR\tan^{-1}\dfrac{\omega L-\dfrac{1}{\omega C}}{R}만큼 뒤진다.
저항 RRtan1\tan^{-1} 안에서 곱해지는 tan1R(1ωLωC)\tan^{-1}R\left(\dfrac{1}{\omega L}-\omega C\right) 형태는 어드미턴스 Y=1R+j(ωC1ωL)Y=\dfrac{1}{R}+j\left(\omega C-\dfrac{1}{\omega L}\right)를 쓰는 병렬회로에서 나오는 꼴이다.

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