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콘덴서 C[F]에 단위 임펄스의 전류원을 접속하여 동작 시키면 콘덴서의… | [전기공사기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기공사기사 필기] 17년 1회차
콘덴서 C[F]에 단위 임펄스의 전류원을 접속하여 동작 시키면 콘덴서의 전압 Vc(t)는? (단, u(t)는 단위계단 함수이다.)
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Vc(t)=C
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Vc(t)=Cu(t)
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해설

콘덴서의 전압과 전류 관계는 vC(t)=1Ci(t)dtv_C(t)=\dfrac{1}{C}\int i(t)\,dt 이다. 여기에 단위 임펄스 전류 i(t)=δ(t)i(t)=\delta(t) 를 넣으면 된다.

임펄스 함수의 적분은 단위계단 함수이므로 vC(t)=1C0tδ(τ)dτ=1Cu(t)v_C(t)=\dfrac{1}{C}\int_{0}^{t}\delta(\tau)\,d\tau=\dfrac{1}{C}u(t) 가 된다. 즉 t=0에서 전하 1[C]이 순간적으로 주입되어 1/C [V]의 전압이 계단 모양으로 생긴 뒤 그대로 유지된다.

라플라스 변환으로 확인해도 같다. 단위 임펄스는 I(s)=1I(s)=1 이므로 VC(s)=I(s)1sC=1sCV_C(s)=I(s)\cdot\dfrac{1}{sC}=\dfrac{1}{sC} 이고, 이를 역변환하면 vC(t)=1Cu(t)v_C(t)=\dfrac{1}{C}u(t) 이다.

계단 함수 u(t) 없이 1/C 라는 상수만 쓰면 t<0 구간에도 전압이 존재하는 셈이 되어 성립하지 않고, C를 곱한 형태는 v=q/C 관계를 뒤집은 오류다.

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