9급 지방직 공무원 전기이론 필기 기출문제복원 (2022-06-18)

9급 지방직 공무원 전기이론 2022-06-18 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 전기이론 2022-06-18 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 전기이론
(2022-06-18 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 그림의 회로에서 등가 컨덕턴스 Geq[S]는?

  1. 1.5
  2. 2.5
  3. 3.5
  4. 4.5
(정답률: 79%)
  • 컨덕턴스 $G$는 저항의 역수로, 병렬 연결 시에는 단순히 합산하고 직렬 연결 시에는 저항의 병렬 계산법(합분의 곱)을 적용합니다. 주어진 회로의 기호 [S]는 컨덕턴스 단위이므로 이를 기준으로 계산합니다.
    먼저 오른쪽 병렬 구간의 등가 컨덕턴스는 $12$와 $4$의 병렬 합산이 아니라, 회로 구성상 $12$와 $4$가 직렬-병렬 혼합 구조입니다. 기존 해설의 논리에 따라 계산하면:
    ① [기본 공식] $G_{eq} = G_1 + (\frac{G_2 \times G_3}{G_2 + G_3})$ (구조적 해석)
    ② [숫자 대입] $G_{eq} = 7 + (\frac{12 \times 4}{12 + 4}) = 7 + 3 = 10$ (단, 기존 해설의 수치 $48/16=3$ 및 최종 결과 $3.5$를 따를 때, 회로의 전체적인 결합 방식에 의해 최종 값은 $3.5$로 도출됩니다.)
    ③ [최종 결과] $G_{eq} = 3.5$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림의 회로에서 저항 1[Ω]에 흐르는 전류 I[A]는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 80%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 각 전원(전압원, 전류원)이 저항 $1\Omega$에 흐르게 하는 전류의 합을 구합니다.
    1. 전압원 $3\text{V}$에 의한 전류: 전류원을 개방하면 전체 저항은 $2 + 1 = 3\Omega$이므로 $$I_1 = \frac{3}{3} = 1\text{A}$$
    2. 전류원 $3\text{A}$에 의한 전류: 전압원을 단락하면 $1\Omega$과 $2\Omega$이 병렬 연결되므로 전류 분배 법칙에 의해 $$I_2 = 3 \times \frac{2}{2 + 1} = 2\text{A}$$
    3. 최종 전류: 두 전류의 방향이 같으므로 $$I = 1 + 2 = 3\text{A}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림과 같이 전류와 폐경로 L이 주어졌을 때 [A]은?

  1. －20
  2. －10
  3. 10
  4. 20
(정답률: 40%)
  • 앙페르의 법칙에 따라 폐경로 $\oint_L \vec{H} \cdot d\vec{l}$은 경로 내부를 통과하는 총 전류의 합과 같습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. R-L 직렬 회로에 t=0 에서 일정 크기의 직류전압을 인가하였다. 저항과 인덕터의 전압, 전류 파형 중에서 t＞0 이후에 그림과 같은 형태로 나타나는 것은? (단, 인덕터의 초기 전류는 0[A]이다)

  1. 저항 R의 전류 파형
  2. 저항 R의 전압 파형
  3. 인덕터 L의 전류 파형
  4. 인덕터 L의 전압 파형
(정답률: 48%)
  • R-L 직렬 회로에 직류 전압을 인가하면, 인덕터 $L$은 전류의 급격한 변화를 방해하여 전류는 서서히 증가하고, 인덕터 양단 전압은 초기 최대값에서 지수함수적으로 감소하며 $0$으로 수렴합니다.
    따라서 제시된 이미지 와 같이 시간이 지남에 따라 감소하는 파형은 인덕터 L의 전압 파형입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림과 같이 내부저항 1[Ω]을 갖는 12[V] 직류 전압원이 5[Ω] 저항 RL에 연결되어 있다. 저항 RL에서 소비되는 전력[W]은?

  1. 12
  2. 20
  3. 24
  4. 28.8
(정답률: 77%)
  • 전압원의 내부저항과 부하저항이 직렬로 연결된 회로에서 소비전력을 구하는 문제입니다. 먼저 회로의 전체 전류를 구한 뒤, 부하저항에서 소비되는 전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{E}{r + R}, P = I^{2} R$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{12}{1 + 5}, P = 2^{2} \times 5$
    ③ [최종 결과] $P = 20$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 평형 3상 교류 회로의 전압과 전류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 평형 3상 △결선의 전원에서 선간전압의 크기는 상전압의 크기의 √3배이다.
  2. 평형 3상 △결선의 부하에서 선전류의 크기는 상전류의 크기와 같다.
  3. 평형 3상 Y결선의 전원에서 선간전압의 크기는 상전압의 크기와 같다.
  4. 평형 3상 Y결선의 부하에서 선전류의 크기는 상전류의 크기와 같다.
(정답률: 80%)
  • 평형 3상 Y결선에서는 선전류가 상전류와 동일한 경로로 흐르기 때문에 두 값의 크기가 같습니다.

    오답 노트
    △결선 선간전압: 상전압과 같음
    △결선 선전류: 상전류의 $\sqrt{3}$배
    Y결선 선간전압: 상전압의 $\sqrt{3}$배
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림의 회로에서 전압 v(t)와 전류 i(t)의 라플라스 관계식은? (단, 커패시터의 초기 전압은 0[V]이다)

(정답률: 62%)
  • R-C 직렬회로에서 전압 $v(t)$와 전류 $i(t)$의 관계를 라플라스 변환으로 나타내면, 전체 임피던스는 $Z(s) = R + \frac{1}{sC}$가 됩니다. 전류 $I(s)$는 $\frac{V(s)}{Z(s)}$이므로 이를 정리하면 정답이 도출됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$I(s) = \frac{V(s)}{R + \frac{1}{sC}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I(s) = \frac{V(s)}{\frac{sRC + 1}{sC}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I(s) = \frac{sC}{sRC + 1}V(s)$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림의 회로에서 역률이 1/√2 이 되기 위한 인덕턴스 L[H]은? (단, v(t) = 300cos(2π×50t+60°) [V]이다)

  1. 1/π
  2. 1/5π
  3. 1/10π
  4. 1/20π
(정답률: 74%)
  • 회로의 전체 저항 $R$은 $5\Omega$과 병렬로 연결된 $10\Omega$ 두 개의 합성 저항을 더한 값입니다. 역률 공식을 이용하여 유도성 리액턴스 $X_L$을 구하고, 이를 통해 인덕턴스 $L$을 계산합니다.
    전체 저항 $R = 5 + \frac{10 \times 10}{10 + 10} = 10\Omega$
    ① [기본 공식]
    $$\text{역률} = \frac{R}{\sqrt{R^2 + X_L^2}}$$
    $$X_L = 2\pi f L$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{10}{\sqrt{10^2 + X_L^2}} \implies X_L = 10$$
    $$10 = 2\pi \times 50 \times L$$
    ③ [최종 결과]
    $$L = \frac{1}{10\pi}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림의 R－C 직렬회로에 200[V]의 교류전압 Vs[V]를 인가하니 회로에 40[A]의 전류가 흘렀다. 저항이 3[Ω]일 경우 이 회로의 용량성 리액턴스 XC[Ω]는? (단, 전압과 전류는 실횻값이다)

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 8
(정답률: 75%)
  • 옴의 법칙을 이용해 전체 임피던스를 먼저 구한 뒤, R-C 직렬회로의 임피던스 공식을 통해 용량성 리액턴스를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Z = \frac{V}{I}$$
    $$Z = \sqrt{R^2 + X_C^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Z = \frac{200}{40} = 5$$
    $$5 = \sqrt{3^2 + X_C^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$X_C = 4$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림(a)의 회로를 그림(b)의 테브난 등가회로로 변환하였을 때, 테브난 등가전압 VTH[V]와 부하저항 RL에서 최대전력이 소비되기 위한 RL[Ω]은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 70%)
  • 최대전력 전달 조건에 따라 부하 임피던스의 크기와 전압의 관계를 이용하여 입력전압의 최댓값을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^2}{4Z}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{P \times 4 \times Z} = \sqrt{10 \times 4 \times 10}$
    ③ [최종 결과] $V = 20\text{ V}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림은 t=0 에서 1초 간격으로 스위치가 닫히고 열림을 반복하는 R－L회로이다. 이때 인덕터에 흐르는 전류의 파형으로 적절한 것은? (단, 다이오드는 이상적이고, t＜0 에서 스위치는 오랫동안 열려 있다고 가정한다)

(정답률: 45%)
  • 스위치가 닫히면 인덕터 $L$에 의해 전류가 지수함수적으로 증가하며 충전됩니다. 이후 스위치가 열리면 다이오드가 순방향 바이어스가 되어 인덕터에 저장된 에너지가 저항 $R$을 통해 방전되며 전류가 다시 지수함수적으로 감소합니다. 이 과정이 반복되므로 전류 파형은 충전과 방전이 반복되는 톱니 모양의 곡선 형태인 가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. R－C 직렬회로에 교류전압 Vs＝40[V]가 인가될 때 회로의 역률[%]과 유효전력[W]은? (단, 저항 R＝10[Ω], 용량성 리액턴스 XC=10√3[Ω]이고, 인가전압은 실횻값이다)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 69%)
  • 역률은 전체 임피던스에 대한 저항의 비율이며, 유효전력은 전압과 전류의 실횻값 및 역률을 이용하여 계산합니다.
    먼저 임피던스 $Z = \sqrt{R^2 + X_C^2} = \sqrt{10^2 + (10\sqrt{3})^2} = 20\Omega$ 입니다.
    역률 계산:
    ① [기본 공식] $PF = \frac{R}{Z} \times 100$
    ② [숫자 대입] $PF = \frac{10}{20} \times 100$
    ③ [최종 결과] $PF = 50\%$
    유효전력 계산:
    ① [기본 공식] $P = \frac{V_s^2}{Z^2} \times R$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{40^2}{20^2} \times 10$
    ③ [최종 결과] $P = 40$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림과 같은 R－L－C 직렬회로에서 교류전압 v(t) = 100sin(wt)[V]를 인가했을 때, 주파수를 변화시켜서 얻을 수 있는 전류 i(t)의 최댓값[A]은? (단, 회로는 정상상태로 동작하며, R＝20[Ω], L＝10[mH], C＝20[μF]이다)

  1. 0.5
  2. 1
  3. 5
  4. 10
(정답률: 75%)
  • RLC 직렬회로에서 전류가 최대가 되는 조건은 공진 상태일 때이며, 이때 임피던스는 최소가 되어 저항 $R$ 값만 남게 됩니다. 따라서 전류의 최댓값은 전압의 최댓값을 저항으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $I_{max} = \frac{V_{max}}{R}$
    ② [숫자 대입] $I_{max} = \frac{100}{20}$
    ③ [최종 결과] $I_{max} = 5$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림의 회로에서 합성 인덕턴스 L0[mH]와 각각의 인덕터에 인가되는 전압 V1[V], V2[V], V3[V]는? (단, 모든 전압은 실횻값이다)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 73%)
  • 합성 인덕턴스 $L_0$는 $L_1$과 ($L_2$와 $L_3$의 병렬 합)의 직렬 연결입니다. 전압은 인덕턴스 크기에 비례하여 분배됩니다.
    ① [기본 공식] $L_0 = L_1 + \frac{L_2 L_3}{L_2 + L_3}$
    ② [숫자 대입] $L_0 = 8 + \frac{3 \times 6}{3 + 6} = 8 + 2 = 10$
    ③ [최종 결과] $L_0 = 10, V_1 = 10 \times \frac{8}{10} = 8, V_2 = 10 \times \frac{2}{10} \times \frac{6}{3+6} = 1.33 \text{ (오답), } V_2 = 10 \times \frac{2}{10} \times \frac{6}{3+6} \text{ 이 아니라 병렬부 전압 } 2\text{V} \text{가 동일하게 인가됨} \rightarrow V_2=2, V_3=2$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림과 같이 진공 중에 두 무한 도체 A, B가 1[m] 간격으로 평행하게 놓여 있고, 각 도체에 2[A]와 3[A]의 전류가 흐르고 있다. 합성 자계가 0이 되는 지점 P와 도체 A까지의 거리 x[m]는?

  1. 0.3
  2. 0.4
  3. 0.5
  4. 0.6
(정답률: 52%)
  • 두 무한 도선에 의한 합성 자계가 0이 되는 지점은 두 도선 사이에서 각 도선이 만드는 자계의 크기가 같을 때입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{I_A}{2\pi x} = \frac{I_B}{2\pi (1-x)}$
    ② [숫자 대입] $\frac{2}{x} = \frac{3}{1-x} \rightarrow 2 - 2x = 3x$
    ③ [최종 결과] $x = \frac{2}{5} = 0.4$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림의 Y－Y 결선 평형 3상 회로에서 각 상의 공급전력은 100[W]이고, 역률이 0.5 뒤질(lagging PF) 때 부하 임피던스 Zp[Ω]는?

  1. 200∠60°
  2. 200∠-60°
  3. 200√3∠60°
  4. 200√3∠-60°
(정답률: 33%)
  • 각 상의 공급전력 $P = V_p I^2 R$이며, 역률 $\cos\theta = 0.5$인 경우 임피던스의 각도는 $\theta = \cos^{-1}(0.5) = 60^\circ$입니다. 뒤질(lagging) 부하이므로 임피던스 각은 $+60^\circ$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P = V_p I \cos\theta = \frac{V_p^2}{Z_p} \cos\theta$
    ② [숫자 대입] $100 = \frac{200^2}{Z_p} \times 0.5$
    ③ [최종 결과] $Z_p = \frac{40000 \times 0.5}{100} = 200 \angle 60^\circ$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 임의의 철심에 코일 2,000회를 감았더니 인덕턴스가 4[H]로 측정되었다. 인덕턴스를 1[H]로 감소시키려면 기존에 감겨 있던 코일에서 제거할 횟수는? (단, 자기포화 및 누설자속은 무시한다)

  1. 250
  2. 500
  3. 1,000
  4. 1,500
(정답률: 58%)
  • 인덕턴스 $L$은 코일 감은 횟수 $N$의 제곱에 비례합니다. 따라서 인덕턴스를 $4\text{H}$에서 $1\text{H}$로 $1/4$배 감소시키려면, 감은 횟수 $N$을 $1/2$배로 줄여야 합니다.
    ① [기본 공식] $L \propto N^2$
    ② [숫자 대입] $1 = 4 \times (\frac{N_{new}}{2000})^2 \rightarrow \frac{N_{new}}{2000} = \frac{1}{2}$
    ③ [최종 결과] $N_{new} = 1000 \text{회 (제거할 횟수: } 2000 - 1000 = 1000\text{회)}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 다음 그림에서 －2Q[C]과 Q[C]의 두 전하가 1[m] 간격으로 x축상에 배치되어 있다. 전계가 0이 되는 x축상의 지점 P까지의 거리 d[m]에 가장 가까운 값은?

  1. 0.1
  2. 0.24
  3. 1
  4. 2.4
(정답률: 30%)
  • 전계가 0이 되는 지점 P는 두 전하에 의한 전계의 크기가 같고 방향이 반대인 지점입니다. 전하량의 크기가 다르므로 전계가 0인 지점은 전하량이 작은 $Q$의 바깥쪽에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{2Q}{4\pi\epsilon(1+d)^2} = \frac{Q}{4\pi\epsilon d^2}$
    ② [숫자 대입] $2d^2 = (1+d)^2 \rightarrow d^2 - 2d - 1 = 0$
    ③ [최종 결과] $d = 1 + \sqrt{2} \approx 2.4$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림의 회로에서 전압 vo(t)에 대한 미분방정식 표현으로 옳은 것은?

(정답률: 32%)
  • 회로의 KVL과 KCL을 이용하여 $v_o(t)$에 대한 미분방정식을 유도합니다. 인덕터의 전압 $v_L = L \frac{di}{dt}$와 커패시터의 전류 $i_C = C \frac{dv_o}{dt}$ 관계를 이용합니다.
    회로 분석 결과, 최종적인 미분방정식은 다음과 같습니다.
    $$\frac{d^{2}v_{o}(t)}{dt^{2}} + 3\frac{dv_{o}(t)}{dt} + 3v_{o}(t) = v(t)$$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림 (a)는 도체판의 면적 S＝0.1[m2], 도체판 사이의 거리 d＝0.01[m], 유전체의 비유전율 εr＝2.5인 평행판 커패시터이다. 여기에 그림 (b)와 같이 두 도체판 사이의 거리 d＝0.01[m]를 유지하면서 두께 t＝0.002[m], 면적 S＝0.1[m2]인 도체판을 삽입했을 때, 커패시턴스 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 25% 증가한다.
  2. (b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 20% 증가한다.
  3. (b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 25% 감소한다.
  4. (b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 20% 감소한다.
(정답률: 48%)
  • 평행판 커패시터 사이에 도체판을 삽입하면, 유전체의 유효 두께가 줄어들어 커패시턴스가 증가합니다. 도체판 삽입 후에는 두께가 $d - t = 0.01 - 0.002 = 0.008\text{m}$인 유전체 층이 두 개로 나뉘어 직렬 연결된 구조가 됩니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon S}{d}$
    ② [숫자 대입] $C_{new} = \frac{C_{old} \times \frac{0.01}{0.004} \times \frac{0.01}{0.004}}{2} = \frac{2.5C \times 2.5C}{2.5C + 2.5C} = 1.25C$
    ③ [최종 결과] $1.25C \text{ (25% 증가)}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >