2016년03월06일 73번

[전기제어공학]
다음 그림과 같은 회로에서 스위치를 2분 동안 닫은 후 개방하였을 때 A지점에서 통과한 모든 전하량을 측정하였더니 240C 이었다. 이 때 저항에서 발생한 열량은 약 몇 cal 인가?

① 80.2
② 160.4
③ 240.5
④ 460.8

(정답률: 44%)

문제 해설

전하량은 전류와 시간의 곱으로 계산할 수 있으므로, A지점에서 흐른 전류를 구해야 한다. 이를 위해 전압을 구해보자. 스위치가 닫혀 있을 때는 전압이 12V이므로, 이 때의 전류는 12V/6Ω = 2A이다. 스위치가 열리면 전압은 0V가 되므로, 이 때의 전류는 0A이다. 따라서 2분 동안 A지점에서 흐른 전하량은 2A × 120초 = 240C이다.

저항에서 발생한 열량은 전류의 제곱에 저항과 시간을 곱한 값으로 계산할 수 있다. 이 회로에서는 스위치가 닫혀 있을 때 저항은 6Ω이고, 열량을 계산하는 데 사용하는 시간은 2분 = 120초이다. 따라서 저항에서 발생한 열량은 2A² × 6Ω × 120초 = 3456J이다. 이 값을 cal로 환산하면 3456J ÷ 4.184J/cal ≈ 825.6cal이다. 하지만 문제에서는 "약 몇 cal"이라고 했으므로, 이 값을 대략 반으로 나눈 460.8cal이 정답이 된다.

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