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회로이론 2013년 1학기 기말시험 문제지 및 답안지

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전기회로 2013-1학기 기말시험

※다음 문제에 대하여 답을 구하시오. 문제 풀이과정이 없는 경우에는 감점 처리됨 1. 다음 문제에 대해 답하시오.(50) ① 전압, 전류의 단위와 오옴(Ohm) 법칙을 쓰시오. ② 저항이 R1, R2, R3가 직렬 및 병렬연결되어 있을 때 각각의 합성 저항은? ③ 전압이 직렬 연결된 저항 R1, R2에 인가되었을 때 각각의 저항에 걸리는 전압은? ④ 전류 I가 R1, R2가 병렬(R1//R2) 연결되어 있는 회로에 흐를 때, 각각 R1과 R2에 흐르는 전류는? ⑤ 키르히호프의 전류 법칙(KCL)과 전압법칙(KVL)에 대해 설명하시오. ⑥ 전원변환이론에 대해 설명하시오(그림 포함). ⑦ 회로해석에서 중첩의 원리에 대해 설명하시오. ⑧ 위의 블랙박스에 대한 테브난 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. ⑨ 위의 블랙박스에 대한 노턴 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. ⑩ 커패시터 및 인덕터의 기호를 그리고, 전압 및 전류와의 관계식을 나타내시오. ⑪ 커패시터 (C1, C2, C3) 및 인덕터 (L1, L2, L3)가 각각 직렬 및 병렬 연결되었을 때의 합성 커패시터[F]와 인덕턴스[H]를 구하시오. ⑫ 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각의 저장에너지를 구하시오. 2. 다음 회로에서 부하 RL에 최대전력을 전달하기 위한 조건을 유도하고, 그때의 최대전력 을 구하시오.(10) 3. 연산증폭기에 있어서 다음 질문에 답하시오.(40) ① 실제 및 이상적인 연산증폭기의 등가회로를 그리시오. ② 이상적인 연산증폭기의 2가지 가정을 기술하시오. ③ 반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오. ※다음 문제에 대하여 답을 구하시오. 문제 풀이과정이 없는 경우에는 감점 처리됨 1. 다음 문제에 대해 답하시오.(50) ① 전압, 전류의 단위와 오옴(Ohm) 법칙을 쓰시오. ② 저항이 R1, R2, R3가 직렬 및 병렬연결되어 있을 때 각각의 합성 저항은? ③ 전압이 직렬 연결된 저항 R1, R2에 인가되었을 때 각각의 저항에 걸리는 전압은? ④ 전류 I가 R1, R2가 병렬(R1//R2) 연결되어 있는 회로에 흐를 때, 각각 R1과 R2에 흐르는 전류는? ⑤ 키르히호프의 전류 법칙(KCL)과 전압법칙(KVL)에 대해 설명하시오. ⑥ 전원변환이론에 대해 설명하시오(그림 포함). ⑦ 회로해석에서 중첩의 원리에 대해 설명하시오. ⑧ 위의 블랙박스에 대한 테브난 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. ⑨ 위의 블랙박스에 대한 노턴 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. ⑩ 커패시터 및 인덕터의 기호를 그리고, 전압 및 전류와의 관계식을 나타내시오. ⑪ 커패시터 (C1, C2, C3) 및 인덕터 (L1, L2, L3)가 각각 직렬 및 병렬 연결되었을 때의 합성 커패시터[F]와 인덕턴스[H]를 구하시오. ⑫ 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각의 저장에너지를 구하시오. 2. 다음 회로에서 부하 RL에 최대전력을 전달하기 위한 조건을 유도하고, 그때의 최대전력 을 구하시오.(10) 3. 연산증폭기에 있어서 다음 질문에 답하시오.(40) ① 실제 및 이상적인 연산증폭기의 등가회로를 그리시오. ② 이상적인 연산증폭기의 2가지 가정을 기술하시오. ③ 반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오.

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4. 다음 회로의 노턴 등가회로와 테브난 등가회로를 구하시오.(10) 5. 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각이 의미하는 바를 기술하시오.(10) ① 콘덴서 : ② 인덕터 : 1R2, 22N, 150, 152K 6. 다음 회로에서 Is(t)는 그림(우측)와 같이 주어지고, 초기값 vc(0) = 0[V]일 때, t > 0 때의 vc(t) 값을 구하시오.(10) 7. 기타 자신이 공부한 내용 중 출제되지 않은 부분이 있으면 자유롭게 기술하시오.(5) 4. 다음 회로의 노턴 등가회로와 테브난 등가회로를 구하시오.(10) 5. 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각이 의미하는 바를 기술하시오.(10) ① 콘덴서 : ② 인덕터 : 1R2, 22N, 150, 152K 6. 다음 회로에서 Is(t)는 그림(우측)와 같이 주어지고, 초기값 vc(0) = 0[V]일 때, t > 0 때의 vc(t) 값을 구하시오.(10) 7. 기타 자신이 공부한 내용 중 출제되지 않은 부분이 있으면 자유롭게 기술하시오.(5)

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전기회로 2013-1학기 기말시험

※다음 문제에 대하여 답을 구하시오. 문제 풀이과정이 없는 경우에는 감점 처리됨 1. 다음 문제에 대해 답하시오.(50) ① 전압, 전류의 단위와 오옴(Ohm) 법칙을 쓰시오. V = IR (V:전압[V=J/C], I:전류[A=C/s], R:저항[Ohm=W]) ① 저항이 R1, R2, R3가 직렬 및 병렬연결되어 있을 때 각각의 합성 저항은? 직렬 합성 저항 : 병렬 합성 저항 ③ 전압이 직렬 연결된 저항 R1, R2에 인가되었을 때 각각의 저항에 걸리는 전압은? 인가전압 : V R1에 걸리는 전압 : R2에 걸리는 전압 : ④ 전류 I가 R1, R2가 병렬(R1//R2) 연결되어 있는 회로에 흐를 때, 각각 R1과 R2에 흐르는 전류는? 총 전류 : I R1에 흐르는 전류 : R2에 흐르는 전류 : ⑤ 키르히호프의 전류 법칙(KCL)과 전압법칙(KVL)에 대해 설명하시오. - 키르히호프의 전류 법칙(KCL) : 하나의 노드를 중심으로 들어오는 전류 값의 합은 그 노드에서 나가는 전류 값의 합과 같다 - 키르히호프의 전압 법칙(KVL) :하나의 폐회로를 형성하는 모든 소자에 대하여 소자에 의한 전압상승분의 합은 소자에 의한 전압강하분의 합과 같다. V R R R V 2 1 1 1 + = V R R R V 2 1 2 2 + = 3 2 1 R R R R= + + 3 2 1 1 1 1 1 R R R R = + + I R R R I 2 1 2 1 + = I R R R I 2 1 1 2 + = ※다음 문제에 대하여 답을 구하시오. 문제 풀이과정이 없는 경우에는 감점 처리됨 1. 다음 문제에 대해 답하시오.(50) ① 전압, 전류의 단위와 오옴(Ohm) 법칙을 쓰시오. V = IR (V:전압[V=J/C], I:전류[A=C/s], R:저항[Ohm=W]) ① 저항이 R1, R2, R3가 직렬 및 병렬연결되어 있을 때 각각의 합성 저항은? 직렬 합성 저항 : 병렬 합성 저항 ③ 전압이 직렬 연결된 저항 R1, R2에 인가되었을 때 각각의 저항에 걸리는 전압은? 인가전압 : V R1에 걸리는 전압 : R2에 걸리는 전압 : ④ 전류 I가 R1, R2가 병렬(R1//R2) 연결되어 있는 회로에 흐를 때, 각각 R1과 R2에 흐르는 전류는? 총 전류 : I R1에 흐르는 전류 : R2에 흐르는 전류 : ⑤ 키르히호프의 전류 법칙(KCL)과 전압법칙(KVL)에 대해 설명하시오. - 키르히호프의 전류 법칙(KCL) : 하나의 노드를 중심으로 들어오는 전류 값의 합은 그 노드에서 나가는 전류 값의 합과 같다 - 키르히호프의 전압 법칙(KVL) :하나의 폐회로를 형성하는 모든 소자에 대하여 소자에 의한 전압상승분의 합은 소자에 의한 전압강하분의 합과 같다. I R R R I 2 1 2 1 + = I R R R I 2 1 1 2 + =

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⑥ 전원변환이론에 대해 설명하시오(그림 포함) – 전압전원과 저항이 직렬로 연결된 회로는 하나의 전류전원과 동일저항이 병렬로 연결된 회로로 변환할 수 있고, – 두 전원 값 간의 관계는 vs = IsR로 주어진다. ⑦ 회로해석에서 중첩의 원리에 대해 설명하시오. 선형 회로에서 다수의 독립전원이 있을 때, 주어진 소자에 걸리는 전압이나 전류의 계산은 각 독립전원을 개별적으로 고려하고 다른 독립전원을 비활성 화하여 얻은 개별적인 전압 혹은 전류 값의 단순 합으로 계산할 수 있다. - 비활성화 • 다른 독립전원의 값을 0으로 만든다는 의미 • 독립전압전원의 경우는 v0 = 0, 즉 단락회로(short circuit)를 의미 • 독립전류전원의 경우는 i0 = 0, 즉 개방회로(open circuit)를 의미 ⑧ 위의 블랙박스에 대한 테브난 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. (1) voc의 계산 : 단자 a-b 사이의 개방 전압 vab를 구한다 (2) Rth의 계산 : 전압전원 voc를 0으로 회로를 단락(즉, 독립전원을 비활성화)하 고 저항의 합계를 계산 ⑥ 전원변환이론에 대해 설명하시오(그림 포함) – 전압전원과 저항이 직렬로 연결된 회로는 하나의 전류전원과 동일저항이 병렬로 연결된 회로로 변환할 수 있고, – 두 전원 값 간의 관계는 vs = IsR로 주어진다. ⑦ 회로해석에서 중첩의 원리에 대해 설명하시오. 선형 회로에서 다수의 독립전원이 있을 때, 주어진 소자에 걸리는 전압이나 전류의 계산은 각 독립전원을 개별적으로 고려하고 다른 독립전원을 비활성 화하여 얻은 개별적인 전압 혹은 전류 값의 단순 합으로 계산할 수 있다. - 비활성화 • 다른 독립전원의 값을 0으로 만든다는 의미 • 독립전압전원의 경우는 v0 = 0, 즉 단락회로(short circuit)를 의미 • 독립전류전원의 경우는 i0 = 0, 즉 개방회로(open circuit)를 의미 ⑧ 위의 블랙박스에 대한 테브난 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. (1) voc의 계산 : 단자 a-b 사이의 개방 전압 vab를 구한다 (2) Rth의 계산 : 전압전원 voc를 0으로 회로를 단락(즉, 독립전원을 비활성화)하 고 저항의 합계를 계산 4

(5)

⑨ 위의 블랙박스에 대한 노턴 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. (1) Isc의 계산 : 단자 a-b로 흐르는 단락전류 값 = Isc의 전류값 (2) Rth의 계산 : 전류전원 Isc = 0으로 회로를 개방(즉, 독립전원의 비활성화) 한 후 합성저항을 계산 ⑩ 커패시터 및 인덕터의 기호를 그리고, 전압 및 전류와의 관계식을 나타내시오. 1) 커패시터 2) 인덕터 ⑪ 커패시터 (C1, C2, C3) 및 인덕터 (L1, L2, L3)가 각각 직렬 및 병렬 연결되었을 때 의 합성 커패시터[F]와 인덕턴스[H]를 구하시오. 1)직렬 커패시턴스 2)직렬 커패시턴스

q=Cv à

λ=Li à

⑨ 위의 블랙박스에 대한 노턴 등가회로를 그리고, 각각을 구하는 방법을 기술하시오. (1) Isc의 계산 : 단자 a-b로 흐르는 단락전류 값 = Isc의 전류값 (2) Rth의 계산 : 전류전원 Isc = 0으로 회로를 개방(즉, 독립전원의 비활성화) 한 후 합성저항을 계산 ⑩ 커패시터 및 인덕터의 기호를 그리고, 전압 및 전류와의 관계식을 나타내시오. 1) 커패시터 2) 인덕터 ⑪ 커패시터 (C1, C2, C3) 및 인덕터 (L1, L2, L3)가 각각 직렬 및 병렬 연결되었을 때 의 합성 커패시터[F]와 인덕턴스[H]를 구하시오. 1)직렬 커패시턴스 2)직렬 커패시턴스

q=Cv à

λ=Li à

3 2 1

1

1

1

1

C

C

C

C

tot

=

+

+

3 2 1

C

C

C

C

tot

=

+

+

(6)

3) 직렬 인덕턴스 4) 병렬 인덕턴스 ⑫ 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각의 저장에너지를 구하시오. 1)커패시터 2)인덕터 3 2 1

1

1

1

1

L

L

L

L

tot

=

+

+

3 2 1

L

L

L

L

tot

=

+

+

3) 직렬 인덕턴스 4) 병렬 인덕턴스 ⑫ 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각의 저장에너지를 구하시오. 1)커패시터 2)인덕터 2 2 2 1 ) ( : 2 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( : Cv dt t P W Cv dt d dt t dv t Cv t i t v t P C C = = ÷ ø ö ç è æ = = =

ò

에너지 전력 2 2 2 1 ) ( : 2 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( : Li dt t P W Li dt d dt t di t Li t i t v t P L L = = ÷ ø ö ç è æ = = =

ò

에너지 전력 6

(7)

2. 다음 회로에서 부하 RL에 최대전력을 전달하기 위한 조건을 유도하고, 그때의 최대전 력을 구하시오.(10) • 단자 a, b에 연결된 부하에서 소비하는 전력 : PL • PL(t)를 최대로 만드는 RL 값을 구하기 위해 • 위 식을 만족시키려면 분자가 0이 되어야 함 à Rth- RL = 0 • 최대전 : 3. 연산증폭기에 있어서 다음 질문에 답하시오.(30) ① 실제 및 이상적인 연산증폭기의 등가회로를 그리시오. 2. 다음 회로에서 부하 RL에 최대전력을 전달하기 위한 조건을 유도하고, 그때의 최대전 력을 구하시오.(10) • 단자 a, b에 연결된 부하에서 소비하는 전력 : PL • PL(t)를 최대로 만드는 RL 값을 구하기 위해 • 위 식을 만족시키려면 분자가 0이 되어야 함 à Rth- RL = 0 • 최대전 : 3. 연산증폭기에 있어서 다음 질문에 답하시오.(30) ① 실제 및 이상적인 연산증폭기의 등가회로를 그리시오. 실제 연산증폭기 등가회로

(8)

② 이상적인 연산증폭기의 2가지 가정을 기술하시오. (1) i- = i+ = 0, 입력저항이 무한대므로 들어가는 전류는 0이다. (2) vP = vN, 두 입력 단자는 서로 개방되고, 같은 전압 값을 갖음(가상 단락). ③ 반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오. • 노드 x 에 KCL을 적용한 수식 vx = v+= 0, i = i-= 0을 위 식에 대입하면 v1/R1 + v2/R2= 0 • 전압이득 ④ 비반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오. • 노드 x 에서 KCL을 적용한 수식 • i = 0, vx= v1을 위의 식에 대입 • 전압이득 ⑤ 비반전형태의 합산기 회로를 그리고 입력과 출력의 관계를 나타내시오. ② 이상적인 연산증폭기의 2가지 가정을 기술하시오. (1) i- = i+ = 0, 입력저항이 무한대므로 들어가는 전류는 0이다. (2) vP = vN, 두 입력 단자는 서로 개방되고, 같은 전압 값을 갖음(가상 단락). ③ 반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오. • 노드 x 에 KCL을 적용한 수식 vx = v+= 0, i = i-= 0을 위 식에 대입하면 v1/R1 + v2/R2= 0 • 전압이득 ④ 비반전회로를 그리고, 입력과 출력의 관계식을 유도하시오. • 노드 x 에서 KCL을 적용한 수식 • i = 0, vx= v1을 위의 식에 대입 • 전압이득 ⑤ 비반전형태의 합산기 회로를 그리고 입력과 출력의 관계를 나타내시오. 8

(9)

⑥ 반전형태의 합산기 회로(입력이 3개)를 그리고 입력과 출력의 관계를 나타내시오. ⑦ 부하효과에 대해 설명하고, 전압추종기의 유용성에 대해 설명하시오. - 부하효과 : 부하를 연결함으로써 저항(임피던스)가 변경되어 부하를 연결하기 전의 전압 값과 달라지는 현상 • RL을 회로에 연결하기 전에 v1을 계산하면 • RL을 회로에 접속한 후에 v1을 계산하면 • 즉 부하 연결 후 입력전압 v1의 값은 부하가 연결되기 전 v1의 값과 달라져 부하를 정상적으로 작동시킬 수 없게 된다. - 전압추종기 : 이상적인 연산증폭기의 입력저항 Rin의 값은 무한대 • 전압 값이 이상적 연산증폭기의 조건인 vx = v+ = v-에 의해 부하에 손실 없이 그대로 전달되므로 부하효과를 방지할 수 있다. ⑥ 반전형태의 합산기 회로(입력이 3개)를 그리고 입력과 출력의 관계를 나타내시오. ⑦ 부하효과에 대해 설명하고, 전압추종기의 유용성에 대해 설명하시오. - 부하효과 : 부하를 연결함으로써 저항(임피던스)가 변경되어 부하를 연결하기 전의 전압 값과 달라지는 현상 • RL을 회로에 연결하기 전에 v1을 계산하면 • RL을 회로에 접속한 후에 v1을 계산하면 • 즉 부하 연결 후 입력전압 v1의 값은 부하가 연결되기 전 v1의 값과 달라져 부하를 정상적으로 작동시킬 수 없게 된다. - 전압추종기 : 이상적인 연산증폭기의 입력저항 Rin의 값은 무한대 • 전압 값이 이상적 연산증폭기의 조건인 vx = v+ = v-에 의해 부하에 손실 없이 그대로 전달되므로 부하효과를 방지할 수 있다.

(10)

⑧ 연산증폭기를 이용해서 z=-4x+5y+2 회로를 구현하시오. 4. 다음 회로의 노턴 등가회로와 테브난 등가회로를 구하시오.(10) • 24V와 4Ω 직렬연결은 전원변환이론에 의해 6A와 4Ω 병렬연결과 등가회로이기 때문에, 결국 합성전류는 9A이고, 저항은 4//12//12 은 병렬이기 때문에 합성저항은 2.4Ω ⑧ 연산증폭기를 이용해서 z=-4x+5y+2 회로를 구현하시오. 4. 다음 회로의 노턴 등가회로와 테브난 등가회로를 구하시오.(10) • 24V와 4Ω 직렬연결은 전원변환이론에 의해 6A와 4Ω 병렬연결과 등가회로이기 때문에, 결국 합성전류는 9A이고, 저항은 4//12//12 은 병렬이기 때문에 합성저항은 2.4Ω 10 2.4Ω 9A 노턴 등가회로 테브난 등가회로 21.6V 2.4Ω

(11)

5. 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각이 의미하는 바를 기술하시오.(10) ① 콘덴서 : ② 인덕더 : 1R2 à 1.2mH, 22N=22nH, 150 à15´100 mH=15 mH, 152K à15´102 mH=1500 mH=1.5mH±10% 6. 다음 회로에서 Is(t)는 그림(우측)와 같이 주어지고, 초기값 vc(0) = 0[V]일 때, t > 0 때의 vc(t) 값을 구하시오.(10) 초기시간 t0 = 0이며, 따라서 커패시터 전압은 다음과 같다. 1) 0≤ t ≤ 1에서 2) 1 ≤ t 에서는 pF 15 10´104 pF =0.1mF 47´103 pF =0.047mF ±10%내압630V 5. 커패시터 및 인덕터(코일)에 있어서 각각이 의미하는 바를 기술하시오.(10) ① 콘덴서 : ② 인덕더 : 1R2 à 1.2mH, 22N=22nH, 150 à15´100 mH=15 mH, 152K à15´102 mH=1500 mH=1.5mH±10% 6. 다음 회로에서 Is(t)는 그림(우측)와 같이 주어지고, 초기값 vc(0) = 0[V]일 때, t > 0 때의 vc(t) 값을 구하시오.(10) 초기시간 t0 = 0이며, 따라서 커패시터 전압은 다음과 같다. 1) 0≤ t ≤ 1에서 2) 1 ≤ t 에서는

t

C

A

Ad

C

t

v

t C

=

+

ò

=

0

1

0

)

(

t

ò

+

=

t C C C

i

d

C

v

t

v

0

)

(

1

)

0

(

)

(

t

t

C

A

Ad

C

Ad

C

t

v

t C

=

+

ò

+

ò

=

1

1

1

0

)

(

t

t

A/C

v

c

(t)

참조

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