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저항 R=10\,\Omega, 인덕턴스 L=10\,\mathrm{mH}… | [소방설비기사(전기분야) 필기] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(전기분야) 필기] 26년 1회차

저항 R=10 ΩR=10\,\Omega, 인덕턴스 L=10 mHL=10\,\mathrm{mH}, 정전용량 C=100 μFC=100\,\mu\mathrm{F}인 R-L-C 직렬회로에서 공진주파수 f0f_0와 공진 시 임피던스의 크기는 약 얼마인가?

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약 159.2Hz, 10Ω
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약 159.2Hz, 0Ω
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약 318.3Hz, 10Ω
4
약 318.3Hz, 0Ω
해설

공진주파수 f0f_0는 약 159.2Hz, 공진 시 임피던스는 10Ω이다.

직렬공진 조건 XL=XCX_L=X_C에서
f0=12πLC=12π10×10−3×100×10−6=12π×10−3≈159.2 Hzf_0=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{10\times10^{-3}\times100\times10^{-6}}}=\dfrac{1}{2\pi\times10^{-3}}\approx 159.2\,\mathrm{Hz}이다.

공진 시에는 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 상쇄되어 임피던스가 최소가 되며 Z=R=10 ΩZ=R=10\,\Omega이다. 리액턴스가 상쇄될 뿐 저항은 남으므로 0Ω이 되지 않는다.

[검산] f0=159.2 Hzf_0=159.2\,\mathrm{Hz}이면 ω0=2πf0≈1000 rad/s\omega_0=2\pi f_0\approx1000\,\mathrm{rad/s}. XL=ω0L=1000×0.01=10 ΩX_L=\omega_0 L=1000\times0.01=10\,\Omega, XC=1ω0C=11000×10−4=10 ΩX_C=\dfrac{1}{\omega_0 C}=\dfrac{1}{1000\times10^{-4}}=10\,\Omega로 서로 같아 공진 조건이 성립하고, Z=R2+(XL−XC)2=102+0=10 ΩZ=\sqrt{R^{2}+(X_L-X_C)^{2}}=\sqrt{10^{2}+0}=10\,\Omega으로 일치한다.

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