RC 직렬회로에서 R=100[Ω], C=5[μF]일 때 \(e=220\sqrt{2}\sin 377t\)인 전압을 인가하면 이 회로의 위상치는 대략 얼마인가?

① 전압은 전류보다 약 79° 만큼 위상이 빠르다.

② 전압은 전류보다 약 79° 만큼 위상이 느리다.

③ 전압은 전류보다 약 43° 만큼 위상이 빠르다.

④ 전압은 전류보다 약 43° 만큼 위상이 느리다.

핵심 해설

RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. 커패시터 회로에서는 전류 선행, 전압 지연을 먼저 판단하셔야 합니다.

학습 포인트

이 문항은 소방전기회로 영역에서 RC 직렬회로 위상을 실제 기준에 맞게 판별하는 능력을 평가합니다. 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. 이러한 기준은 화재 위험 판단, 설비 설계·점검, 회로 계산 또는 법규 적용 과정에서 잘못 적용되면 안전성이나 법정 적합성에 직접 영향을 줄 수 있으므로 정확히 구별하시는 것이 중요합니다.

선지별 해설

문제에서 제시한 수치와 조건은 RC 직렬회로 위상을 적용하라는 단서입니다. 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다.
주어진 값들을 공식 또는 회로 조건에 대입하면 선택지 ②와 같은 값 또는 관계식이 도출됩니다.
커패시터 회로에서는 전류 선행, 전압 지연을 먼저 판단하셔야 합니다. 따라서 최종 정답은 ②입니다.
① [X] 이 선택지는 정답이 아닙니다. 이 문항의 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. ‘전압은 전류보다 약 79° 만큼 위상이 빠르다.’은(는) 해당 분류·수치·계산값 또는 용어와 직접 일치하지 않습니다.
② [O] 이 선택지는 답안표의 정답입니다. 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. 따라서 ‘전압은 전류보다 약 79° 만큼 위상이 느리다.’은(는) 문제 단서와 가장 직접적으로 연결됩니다.
③ [X] 이 선택지는 정답이 아닙니다. 이 문항의 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. ‘전압은 전류보다 약 43° 만큼 위상이 빠르다.’은(는) 해당 분류·수치·계산값 또는 용어와 직접 일치하지 않습니다.
④ [X] 이 선택지는 정답이 아닙니다. 이 문항의 판단 기준은 다음과 같습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. ‘전압은 전류보다 약 43° 만큼 위상이 느리다.’은(는) 해당 분류·수치·계산값 또는 용어와 직접 일치하지 않습니다.

암기 팁

RC 직렬회로 위상 문제에서는 ‘RC’와 연결되는 수치, 분류명, 공식 또는 장치 기능을 한 묶음으로 기억하시면 좋습니다. 특히 커패시터 회로에서는 전류 선행, 전압 지연을 먼저 판단하셔야 합니다.이라는 점을 함께 정리하시면 반복 출제 유형에 안정적으로 대응하실 수 있습니다.

맞춤 꼼수

문항에서 ‘RC’ 또는 RC 직렬회로 위상 단서가 보이면 먼저 다음 기준을 떠올리시는 것이 좋습니다. RC 직렬회로에서 전류는 전압보다 앞서며, \(X_C=1/(\omega C)\approx530\Omega\), \(\tan\phi=X_C/R\)이므로 위상각은 약 79°입니다. 따라서 전압은 전류보다 약 79° 늦습니다. 선택지의 숫자, 법정 권한자, 회로식, 물질명 또는 설비 명칭이 이 기준과 다르면 빠르게 배제하실 수 있습니다.

AI로 작성된 해설입니다.

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