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전기 회로·전자기학의 기초

옴의 법칙, 키르히호프의 법칙, 테브난의 정리, 교류의 임피던스와 공진, RC·RL 회로의 과도 현상, 전자기 유도 등 전자 회로의 토대가 되는 전기 회로와 전자기학의 기본을 객관식 문제로 학습합니다.

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전기 회로·전자기학의 기초: 핵심 정리

전기 회로의 기본은 옴의 법칙과 키르히호프의 전류 법칙·전압 법칙입니다. 직렬·병렬의 합성 저항, 분압과 분류, 테브난의 정리나 중첩의 원리를 사용하면 복잡한 회로도 간단한 등가 회로로 바꾸어 계산할 수 있습니다.

교류에서는 코일과 커패시터의 리액턴스가 주파수에 따라 바뀌어, 전압과 전류에 위상차가 생깁니다. 임피던스, 공진, 역률, 과도 응답의 시정수, 그리고 그 배경에 있는 전기장·자기장·전자기 유도의 법칙은 반도체에 한하지 않고 전자 회로를 다루는 모든 분야의 토대입니다.

전기 회로·전자기학의 기초 전체 문제 (50)
  1. 100 Ω, 200 Ω, 300 Ω인 저항 3개를 직렬로 연결했을 때의 합성 저항은?
  2. 6 Ω과 3 Ω의 저항을 병렬로 연결했을 때의 합성 저항은?
  3. 키르히호프의 전압 법칙(제2법칙)의 내용으로 올바른 것은?
  4. 100 Ω인 저항의 양단에 10 V의 직류 전압을 가했을 때, 저항에서 소비되는 전력은?
  5. 실효값 100 V인 정현파 교류 전압의 최댓값(진폭)에 가장 가까운 것은?
  6. 순시값이 v = 10 sin(100πt) [V]로 나타나는 정현파 교류 전압의 주파수는? (t의 단위는 초)
  7. 이상적인 커패시터에 정현파 교류 전압을 가했을 때, 흐르는 전류와 전압의 위상 관계로 올바른 것은?
  8. 교류 회로에서 유효 전력을 P [W], 피상 전력을 S [VA]라고 할 때, 역률을 나타내는 식은?
  9. 저항 R = 1 kΩ과 커패시터 C = 10 µF를 직렬로 연결한 RC 회로의 시정수는?
  10. 충전되지 않은 커패시터에 저항 R을 통해 직류 전압 E를 가했다. 가한 직후의 커패시터 상태로 올바른 것은?
  11. 진공 중의 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력(쿨롱 힘)의 크기는 전하를 바꾸지 않고 거리를 2배로 하면 어떻게 되는가?
  12. 충분히 긴 곧은 도선에 직류 전류를 흘렸을 때, 도선 주위에 생기는 자기장의 모양과 방향으로 올바른 것은?
  13. 평행판 커패시터에서 극판의 면적을 2배로 하고 극판 간격을 절반으로 하면 정전 용량은 몇 배가 되는가? (극판 사이의 유전체는 바꾸지 않는다)
  14. 1차 권선의 권수가 1000회, 2차 권선의 권수가 100회인 이상 변압기의 1차측에 교류 100 V(실효값)를 가했다. 2차측의 전압(실효값)은?
  15. 코일을 관통하는 자속이 변화하면 코일에 기전력이 생긴다(전자기 유도). 이 유도 기전력의 크기를 결정하는 것으로 올바른 것은?
  16. 12 V의 직류 전원에 전원의 양극 쪽부터 저항 R1 = 2 kΩ, R2 = 1 kΩ 순서로 직렬로 연결했다(R2의 다른 쪽 끝은 음극). R2 양단의 전압은? (출력에서 전류는 꺼내지 않는다)
  17. 10 Ω과 20 Ω의 저항을 병렬로 연결하고 전체에 3 A의 전류를 흘렸다. 20 Ω인 저항에 흐르는 전류는?
  18. 10 V의 직류 전압원(내부 저항 0)에 저항 R1 = 6 kΩ과 R2 = 4 kΩ을 직렬로 연결하고, R2의 양단을 출력 단자로 했다. 출력 단자에서 본 테브난 등가 회로(등가 전압 Vth와 등가 저항 Rth)로 올바른 것은?
  19. 기전력 12 V, 내부 저항 4 Ω인 전압원과 등가인 노턴 등가 회로(전류원과 저항)로 올바른 것은?
  20. 기전력 10 V, 내부 저항 50 Ω인 직류 전원에 부하 저항 RL을 연결한다. RL을 바꿨을 때 부하에서 소비되는 전력의 최댓값은?
  21. 기전력 10 V인 전압원 V1이 저항 R1 = 10 Ω을 통해 절점 A에, 기전력 5 V인 전압원 V2가 저항 R2 = 10 Ω을 통해 같은 절점 A에 연결되어 있고, 절점 A와 그라운드 사이에 저항 R3 = 10 Ω이 있다. 두 전압원의 음극은 그라운드에 연결되어 있다. 절점 A의 전압은?
  22. 10 V의 직류 전원에 R1 = 1 kΩ과 R2 = 1 kΩ의 직렬, R3 = 1 kΩ과 R4 = 1.5 kΩ의 직렬 두 조를 병렬로 연결했다(R1과 R3이 전원의 양극 쪽). R1과 R2의 접속점과 R3과 R4의 접속점 사이의 전압의 크기는? (측정에 의한 전류는 무시한다)
  23. 같은 재료, 같은 길이이고 단면이 원형인 도선에서 지름을 2배로 하면 저항은 어떻게 되는가? (온도는 같다)
  24. 정전 용량 1 µF인 커패시터의 주파수 1 kHz에서의 리액턴스의 크기에 가장 가까운 것은?
  25. 저항 R = 30 Ω과 리액턴스 XL = 40 Ω인 코일을 직렬로 연결한 회로의 임피던스의 크기는? (코일의 저항분은 무시한다)
  26. L = 1 mH, C = 10 nF인 직렬 공진 회로의 공진 주파수에 가장 가까운 것은?
  27. 직렬 RLC 회로에 공진 주파수의 정현파 전압을 가했을 때의 성질로 올바른 것은?
  28. 실효값 100 V인 정현파 교류 전압을 50 Ω인 저항에 가했을 때, 저항에서 소비되는 평균 전력은?
  29. 유효 전력이 800 W, 피상 전력이 1000 VA인 교류 부하의 무효 전력은? (전압·전류는 정현파)
  30. Y 결선(성형 결선)의 평형 3상 교류에서 상전압(각 상과 중성점 사이의 전압)이 100 V(실효값)일 때, 선간 전압(실효값)에 가장 가까운 것은?
  31. 모터 등 유도성 부하를 포함하는 회로의 역률을 개선하기 위해 일반적으로 사용하는 방법은?
  32. 인덕턴스 L = 10 mH인 코일과 저항 R = 100 Ω을 직렬로 연결한 RL 회로의 시정수는?
  33. 기전력 10 V인 직류 전원에 저항 R = 5 Ω과 코일(권선 저항은 무시할 수 있다)을 직렬로 연결하고 스위치를 넣었다. 스위치를 넣은 직후와 충분히 시간이 지난 후의 전류 조합으로 올바른 것은?
  34. 10 V로 충전한 커패시터를 저항을 통해 방전시킨다. 방전을 시작하고 시정수 τ와 같은 시간이 지났을 때의 커패시터 전압에 가장 가까운 것은?
  35. 정전 용량 10 µF인 커패시터를 10 V로 충전했을 때 축적되는 에너지는?
  36. 인덕턴스 2 mH인 코일에 3 A의 직류 전류가 흐르고 있을 때, 코일에 축적된 에너지는?
  37. 자속 밀도 0.5 T인 균일한 자기장 속에 길이 10 cm인 직선 도선을 자기장과 수직으로 놓고 2 A의 전류를 흘렸다. 도선이 받는 힘의 크기는?
  38. 간격 1 mm인 평행판 전극 사이에 100 V의 전압을 가했을 때, 전극 사이의 전기장의 세기는? (전기장은 균일하다고 한다)
  39. 공기 중에서 충분히 긴 직선 도선에 10 A의 전류를 흘렸을 때, 도선에서 10 cm 떨어진 점의 자속 밀도에 가장 가까운 것은? (μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m, 공기의 투자율은 μ0로 간주한다)
  40. 양 끝을 이어 폐회로로 만든 코일에 막대자석의 N극을 가까이 가져갔다. 코일에 흐르는 유도 전류의 방향에 대해 올바른 것은?
  41. 10 V의 직류 전원에 10 kΩ과 10 kΩ의 저항을 직렬로 연결한 분압 회로에서, 아래쪽(그라운드 쪽) 저항에 병렬로 10 kΩ의 부하 저항을 연결했다. 출력 전압(아래쪽 저항 양단의 전압)에 가장 가까운 것은?
  42. 평형 3상 부하에서 선간 전압이 200 V, 선전류가 10 A, 역률이 0.8일 때, 부하의 유효 전력(3상 합계)에 가장 가까운 것은?
  43. R = 10 Ω, L = 1 mH, C = 10 nF인 직렬 RLC 공진 회로의 대역폭(전류가 공진 시의 1/√2가 되는 두 주파수의 차)에 가장 가까운 것은?
  44. 저항 R = 10 kΩ을 통해 충전되지 않은 커패시터 C = 10 µF에 직류 전압을 가했다. 커패시터의 전압이 최종값의 50%에 도달할 때까지의 시간에 가장 가까운 것은?
  45. 충전되지 않은 커패시터 C를 저항 R을 통해 직류 전압 E로 충분히 충전했다. 그동안 저항에서 소비되는 에너지로 올바른 것은?
  46. 기전력 10 V인 직류 전원에 저항 10 Ω과 코일을 직렬로 연결하고, 코일에 병렬로 100 Ω의 저항을 연결했다. 충분히 시간이 지난 후 스위치로 전원과 10 Ω 저항을 분리했다. 분리한 직후 100 Ω 저항의 양단에 생기는 전압의 크기는? (코일의 권선 저항은 무시한다)
  47. 충전한 평행판 커패시터를 전원에서 분리하고, 극판 사이(공기, 비유전율은 1로 간주)를 비유전율 εr인 유전체로 빈틈없이 채웠다. 극판 사이의 전압과 축적된 에너지의 변화로 올바른 것은?
  48. 자기 인덕턴스 L1 = 4 mH와 L2 = 9 mH인 두 코일이 결합 계수 k = 0.5로 자기적으로 결합되어 있다. 상호 인덕턴스 M은?
  49. 권수비 N1:N2 = 10:1인 이상 변압기의 2차측에 8 Ω의 저항 부하를 연결했다. 1차측에서 본 임피던스는?
  50. 길이 0.5 m, 반지름 1 cm, 권수 500회인 솔레노이드(충분히 길다고 간주한다)에 2 A의 전류를 흘렸다. 내부 중앙 부근의 자속 밀도에 가장 가까운 것은? (진공 중, μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m)

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