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같은 저항값 R을 갖는 두 저항기를 병렬로 연결한 회로 양단에 내부 저… | [변리사 1차] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 15년 1회차

같은 저항값 R을 갖는 두 저항기를 병렬로 연결한 회로 양단에 내부 저항이 0.05Ω이고 전압이 15 V인 전지를 연결하면 저항기 1개에 흐르는 전류가 Ip이다. 또한, 이들 저항기를 직렬로 연결한 회로 양단에 같은 전지를 연결하면 저항기 1개에 흐르는 전류가 Is이다. IpIs\dfrac{I_p}{I_s} 일 때 R값은?

1
 Ω
2
 Ω
3
1Ω
4
2Ω
5
5Ω
해설

내부 저항 0.05 Ω까지 넣어 두 전류의 비가 IpIs=32\dfrac{I_p}{I_s}=\dfrac{3}{2}가 되도록 하면 R=15 ΩR=\dfrac{1}{5}\,\Omega이 나온다.

병렬로 연결하면 외부 합성 저항이 R2\dfrac{R}{2}이므로 전지에서 나오는 전체 전류는 150.05+R2\dfrac{15}{0.05+\frac{R}{2}}이고, 같은 저항 두 개에 반씩 갈라지므로 저항기 1개에는
Ip=7.50.05+R2I_p=\dfrac{7.5}{0.05+\frac{R}{2}}가 흐른다.

직렬로 연결하면 회로 전체가 한 줄이므로 저항기 1개에 흐르는 전류가 곧 전체 전류다.
Is=150.05+2RI_s=\dfrac{15}{0.05+2R}

두 식의 비를 정리하면 IpIs=0.05+2R0.1+R=32\dfrac{I_p}{I_s}=\dfrac{0.05+2R}{0.1+R}=\dfrac{3}{2}이고, 0.1+4R=0.3+3R0.1+4R=0.3+3R에서 R=0.2 Ω이다. 내부 저항을 무시하면 이 비가 항상 2가 되어 R을 정할 수 없으므로, 내부 저항 0.05 Ω을 반드시 포함해 세우는 것이 이 문항의 핵심이다.

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