RLC 회로의 공진에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
2016년 국가직 9급 전자공학개론 14번
2016년도 시행 • 14번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: RLC 공진(Resonance)의 기본 조건
• 직렬 공진 시 유도 리액턴스와 용량 리액턴스가 상쇄($X_L = X_C$)되어 합성 임피던스의 허수부가 0이 됩니다.
• 병렬 공진 시 유도 서셉턴스와 용량 서셉턴스가 상쇄($B_L = B_C$)되어 합성 어드미턴스의 허수부가 0이 됩니다.
• 따라서 공진 시 입력 임피던스(직렬) 또는 어드미턴스(병렬)의 허수부가 0이 되므로 위상각은 $90^\circ$가 아니라 반드시 $0^\circ$가 되어야 합니다. (②번 옳지 않음)
■ 2단계: 보기별 특성 검토
• ①번: 리액턴스(또는 서셉턴스)가 상쇄되어 허수부가 0이므로, 입력단자 전압과 전류의 위상차가 없어 동위상(In-phase)이 됩니다. (옳은 설명)
• ③번: 허수 성분이 소멸하고 실수 성분만 남으므로 회로는 순수 저항성(Resistive) 특성을 갖습니다. (옳은 설명)
• ④번: 공진 상태에서는 인덕터에 저장되는 자기 에너지($w_L(t) = \frac{1}{2}L i^2(t)$)와 커패시터에 저장되는 정전 에너지($w_C(t) = \frac{1}{2}C v^2(t)$)가 서로 완전히 교환되므로 회로의 총 축적 에너지는 시간에 관계없이 일정하게 보존됩니다. (옳은 설명)
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ②번
• 직렬 공진 시 유도 리액턴스와 용량 리액턴스가 상쇄($X_L = X_C$)되어 합성 임피던스의 허수부가 0이 됩니다.
• 병렬 공진 시 유도 서셉턴스와 용량 서셉턴스가 상쇄($B_L = B_C$)되어 합성 어드미턴스의 허수부가 0이 됩니다.
• 따라서 공진 시 입력 임피던스(직렬) 또는 어드미턴스(병렬)의 허수부가 0이 되므로 위상각은 $90^\circ$가 아니라 반드시 $0^\circ$가 되어야 합니다. (②번 옳지 않음)
■ 2단계: 보기별 특성 검토
• ①번: 리액턴스(또는 서셉턴스)가 상쇄되어 허수부가 0이므로, 입력단자 전압과 전류의 위상차가 없어 동위상(In-phase)이 됩니다. (옳은 설명)
• ③번: 허수 성분이 소멸하고 실수 성분만 남으므로 회로는 순수 저항성(Resistive) 특성을 갖습니다. (옳은 설명)
• ④번: 공진 상태에서는 인덕터에 저장되는 자기 에너지($w_L(t) = \frac{1}{2}L i^2(t)$)와 커패시터에 저장되는 정전 에너지($w_C(t) = \frac{1}{2}C v^2(t)$)가 서로 완전히 교환되므로 회로의 총 축적 에너지는 시간에 관계없이 일정하게 보존됩니다. (옳은 설명)
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ②번