(9급 지방직) 2021. 06. 05 전기이론 (1~10번)

1. 일반적으로 도체의 전기저항을 크게 하기 위한 방법으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 도체의 온도를 높인다.→ 전선에 사용되는 구리는 온도가 올라갈수록 저항이 커진다 ㄴ. 도체의 길이를 짧게 한다. ㄷ. 도체의 단면적을 작게 한다. ㄹ. 도전율이 큰 금속을 선택한다.

1. ㄱ, ㄷ

2. ㄱ, ㄹ

3. ㄴ, ㄷ

4. ㄷ, ㄹ

정답: 1

전기저항 $R=\rho \frac{l}{A}=\frac{l}{\sigma A}\cdots \rho$: 고유저항, $\sigma $: 도전율

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2. 평등 자기장 내에 놓여 있는 직선의 도선이 받는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 도선의 길이에 반비례한다.

2. 자기장의 세기에 비례한다.

3. 도선에 흐르는 전류의 크기에 반비례한다.

4. 자기장 방향과 도선 방향이 평행할수록 큰 힘이 발생한다.

정답: 2

평등자계에  놓여있는 직선 도선이 받는 힘

 

$F=\overrightarrow{I}\times \overrightarrow{B}\cdot l=BIlsin\Theta $

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3. 환상 솔레노이드의 평균 둘레 길이가 50[cm], 단면적이 1[㎠], 비투자율 $\mu _{r}$=1,000이다. 권선수가 200회인 코일에 1[A]의 전류를 흘렸을 때, 환상 솔레노이드 내부의 자계 세기[AT/m]는?

1. 40

2. 200

3. 400

4. 800

정답: 3

자계 $H=\frac{NI}{l}$

 

$\therefore H=\frac{200\times 1}{0.5} =400[AT/m]$

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4. 그림과 같은 평형 3상 회로에서$V_{an}=V_{bn}=V_{cn}=\frac{200}{\sqrt{3}}[V]$, $Z=40+j30[\Omega ]$일 때, 이회로에 흐르는 선전류[A]의 크기는? (단, 모든 전압과 전류는 실횻값이다.)

1. 4√3

2. 5√3

3. 6√3

4. 7√3 

정답: 1

 

$Z=\sqrt{40^{2}+30^{2}}=50[\Omega ]$

 

$I_{P}=\frac{V_{P}}{Z}=\frac{200}{50}=4[A]$

 

$\therefore$ △ - 결선 선전류 $I_{L} =4\sqrt{3}[A]$

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5. 그림의 회로에서 전압$v_{2}$[V]는?

1. 0

2. 13

3. 20

4. 26

정답: 3

$v_{1}$에 KCL을 적용하면

 

$-5+\frac{v_{1}-v_{2}}{4}+\frac{v_{1}}{2}=0$

 

$\therefore 3v_{1} -v_{2}=20\cdots i)$

 

$v_{2}$에 KCL을 적용하면

 

$5-10+\frac{v_{2}}{6}+\frac{v_{2}-v_{1}}{4}=0$ $\therefore -3v_{1} +5v_{2}=60\cdots ii)$

 

$i)$, $ii)$를 연립하면

 

$\left\{\begin{matrix}3v_{1}-v_{2}=20 \\-3v_{1}+5v_{2}=60 \end{matrix}\right.$

 

$\therefore v_{2} =20[V]$

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6. 그림과 같이 미세공극 $l_{g}$가 존재하는 철심회로의 합성 자기저항은 철심부분 자기저항의 몇 배인가?

1. $1+\frac{\mu _{0}l_{g}}{\mu l_{c}}$

2. $1+\frac{\mu l_{g}}{\mu_{0} l_{c}}$

3. $1+\frac{\mu_{0} l_{c}}{\mu l_{g}}$

4. $1+\frac{\mu l_{c}}{\mu_{0} l_{g}}$

정답: 2

철심부분 자기저항$R_{c}=\frac{l_{c}}{\mu S}

 

공극의 자기저항 $R_{g}=\frac{l_{g}}{\mu_{0} S}$ 전체 합성저항은 $R_{c}+R_{g}$ 이므로

 

전체 자기저항과 철심의 자기저항의 비는

 

$\begin{align*}\therefore \frac{R_{c}+R_{g}}{R_{c}}=1+\frac{R_{g}}{R_{c}} &= \\1+\frac{\frac{l_{g}}{\mu _{0}S}}{\frac{l_{c}}{\mu S}} &= 1+\frac{\mu l_{g}}{\mu _{0}l_{c}} \end{align*}$

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7. 그림의 직류 전원공급 장치 회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(단, 다이오드는 이상적인 소자이고, 커패시터의 초기 전압은 0[V]이다.)

1. 일반적으로 서지전류가 발생한다.

2. 다이오드를 4개 사용한 전파 정류회로이다.

3. 콘덴서에는 정상상태에서 12.5[mJ]의 에너지가 축적된다.

4. C와 같은 용량의 콘덴서를 직렬로 연결하면 더 좋은 직류를 얻을 수 있다.

정답: 4

- (1) 전력변환시 서지전류가 발생한다.

 

- (3) $\begin{align*}W&=\frac{1}{2}CV^{2} \\&= \frac{1}{2}\times 1000\times 10^{-6}\times 5^{2} = 12.5[mJ] \end{align*}$

 

- (4) 인덕터를 병렬로 연결해야 더 평활된 직류를 얻을 수 있다.

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8. 2[μF] 커패시터에 그림과 같은 전류 i(t)를 인가하였을때, 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 커패시터에 저장된 초기 에너지는 없다)

1. t=1에서 커패시터에 저장된 에너지는 25[J]이다.

2. t > 2구간에서 커패시터의 전압은 일정하게 유지된다.

3. 0 < t < 2 구간에서 커패시터의 전압은 일정하게 증가한다.

4. t=2에서 커패시터에 저장된 에너지는 t=1에서 저장된 에너지의 2배이다.

정답: 4

- (1) $t=1$ 일때 $Q=\int_{0}^{1}i(t)dt$ 이므로 $Q=10[mC]$ 

 

$\begin{align*}\therefore W&=\frac{1}{2}CV^{2}=\frac{1}{2}QV=\frac{Q^{2}}{2C} \\&= \frac{10^{2\times 10^{-6}}}{2\times 2\times 10^{-6}} = 25[J] \end{align*}$

 

- (2) t > 2 에서 전하량의 변화가 없으므로 $V=\frac{Q}{C}$에 의해 전압은 일정하게 유지된다

 

- (4) t=1 일때 전하량 $Q=10[mC]$  이고 t=2 일때 전하량 $Q=20[mC]$ 이다.

 

이때 에너지는 Q의 제곱에 비례하므로 4배가 된다

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9. 그림의 교류회로에서 저항 R에서의 소비하는 유효전력이 10[W]로 측정되었다고 할 때, 교류전원$v_{1}(t)$이 공급한 피상전력[VA]은? (단, $v_{1}=10\sqrt{2}sin(377t)[V]$, $v_{2}=9\sqrt{2}sin(377t)[V]$이다.

1. √10

2. 2√5

3. 10

4. 10√2

정답: 4

$v_{1}$의 실횻값=10[V], $v_{2}$의 실횻값은 9[V]이므로

R에 걸리는 전압은 항상 10[V]지점과 같다(병렬 이므로)

 

 $P=\frac{V^{2}}{R}=\frac{10^{2}}{R}\therefore R=10[\Omega ]$

 

그러므로  $I_{R}=1[A]$ 가 된다

 

또한, $I_{L}$ 지점에는 1[V]의 전압이 흐르므로 $I_{L}=\frac{1}{j}=-j$ 이다.

 

KCL에 의해 A지점의 전류는 $I_{A}=1-j=\sqrt{2}$ 이므로 

 

$\therefore v_{1}=10\sqrt{2}[VA]$

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10. 그림의 (가)회로를 (나)회로와 같이 테브난(Thevenin)등가변환 하였을 때, 등가 임피던스 $Z_{TH}[\Omega ]$와 출력전압 $V_{s}[V]$는? (단, 커패시터와 인덕터의 초기 조건은 0이다)

1. $Z_{TH}[\Omega ]=\frac{S}{S^{2}+1}$, $V(S)[V]=\frac{4(S+3)}{(S+1)^{2}}$

2. $Z_{TH}[\Omega ]=\frac{S^{2}+1}{S}$, $V(S)[V]=\frac{4(S+3)}{(S+1)^{2}}$

3. $Z_{TH}[\Omega ]=\frac{S}{S^{2}+1}$, $V(S)[V]=\frac{4(S^{2}+1)(S+3)}{S(2S^{2}+S+2)}$

4. $Z_{TH}[\Omega ]=\frac{S^{2}+1}{S}$, $V(S)[V]=\frac{4(S^{2}+1)(S+3)}{S(2S^{2}+S+2)}$

정답: 2

(가)회로의 전류원을 개방, 전압원을 단락하면

L 소자 라플라스 변환: $sL=s$

 

C소자 라플라스 변환: $\frac{1}{sC}=\frac{1}{s}$

 

$\therefore Z_{TH} =s+\frac{1}{s}=\frac{s^{2}+1}{s}$

전류원과 전압원 라플라스 변환: $\frac{2}{s}$, $\frac{6}{s}$

 

1[H]에걸리는 전압: $\frac{2}{s}\times s=2[V]$

 

$\therefore V_{oc}=\frac{6}{s}+2=\frac{2s+6}{s}$

 

따라서 $V_{S}$는 전압 분배법칙에 의해

 

$\begin{align*}\therefore V_{S}&=\frac{2}{\frac{s^{2}+1}{s}+2}\times \frac{2s+6}{s}
 \\&=\frac{2}{\frac{s^{2}+1+2s}{s}}\times \frac{2s+6}{s}
 =\frac{4(s+3)}{(s+1)^{2}}
\end{align*}$