전기산업기사 내부저항 — 전지 직병렬 접속 전류 계산·단자전압으로 구하기·이상적 전원(0·∞)

정답 ③ · 전지의 직병렬 접속 후 부하전류를 구하는 문제입니다. 기전력 3V, 내부저항 $0.5\Omega$인 전지 9개를 3개씩 직렬로 묶어 1조를 만들면: 1조의 기전력 $=3\times3=9V$, 내부저항 $=0.5\times3=1.5\Omega$ 이런 조를 3조 병렬로 접속하면: 전체 기전력은 그대로 $E=9V$(병렬은 기전력 불변), 전체 내부저항 $r=\dfrac{1.5}{3}=0.5\Omega$ 여기에 부하저항 $R_L=1.5\Omega$을 연결하면 전체 회로: $I=\dfrac{E}{r+R_L}=\dfrac{9}{0.5+1.5}=\dfrac{9}{2}=4.5A$ 오답 소거: 직렬/병렬 개수를 반대로 적용하거나 내부저항 계산을 틀리면 다른 값이 나옵니다.

3직렬×3병렬 전지: E=9V, r=1.5/3=0.5Ω, I=9/(0.5+1.5)=4.5A.

정답 ① · 무부하전압(기전력) $E=13.5\,[\text{V}]$, 부하 연결 시 단자전압 $V=12\,[\text{V}]$. 부하전류 $I=\dfrac{P}{V}=\dfrac{55}{12}\approx4.583\,[\text{A}]$ 내부전압강하 $= E-V = 13.5-12=1.5\,[\text{V}]$ 내부저항 $r=\dfrac{1.5}{4.583}\approx0.327\approx0.33\,[\Omega]$ 오답 소거: 전류 계산 시 정격전압(12V)이 아닌 무부하전압(13.5V)으로 나누면 오차가 커져 다른 보기와 혼동될 수 있으므로, 전구의 소비전력 공식은 실제 인가전압(단자전압) 기준임에 유의한다.

r=(E−V)/I, I=P/V_단자=55/12≈4.58A → r=1.5/4.58≈0.33Ω.

정답 ④ · 이상적인 전압원은 부하와 무관하게 일정한 전압을 유지해야 하므로 내부저항이 $0$이어야 하고, 이상적인 전류원은 부하와 무관하게 일정한 전류를 유지해야 하므로 내부저항이 무한대여야 한다. 오답 소거: ①처럼 둘 다 0이라 하면 전류원의 정의에 모순되고, ②·③처럼 반대로 서술하거나 둘 다 무한대라 하면 전압원의 정의에 모순된다.

이상 전압원은 내부저항 0, 이상 전류원은 내부저항 ∞로 정해진 짝이다.