해설 보기
정답R_L=R_int=2[Ω]일 때 P_max=E²/4R=400/8=50[W]입니다.
핵심 개념
최대 전력 전달 정리
내부저항을 가진 전압원에서 부하가 얻을 수 있는 전력이 최대가 되는 조건을 묻는 문제입니다. 최대 전력 전달 정리에 따르면 부하저항 R_L이 전원의 내부저항 R_int와 같을 때 부하에 전달되는 전력이 최대가 됩니다. 이때 부하전압은 기전력의 절반이 되며, 최대 부하전력은 P_max = E²/(4·R_int) 공식으로 구할 수 있습니다.
선지별 해설
①200[W]는 내부저항을 무시하고 E²/R_int = 400/2로 계산했을 때 나오는 값으로, 최대 전력 전달 조건과 맞지 않아 틀렸습니다.
②100[W]는 E²/(2R) = 400/4로 계산한 값이며, 최대 전력 공식은 4R로 나누어야 하므로 틀렸습니다.
③75[W]는 공식과 무관한 값으로, 정확한 계산 결과와 일치하지 않아 틀렸습니다.
④부하저항을 내부저항과 같은 2[Ω]로 정합하면 P_max = 20²/(4×2) = 400/8 = 50[W]가 되어 정답입니다.
해설 보기
정답V_A=4[V], V_B=6·R_x/(200+R_x)를 같게 두면 R_x=400[Ω]입니다.
핵심 개념
휘트스톤 브리지 평형 조건
브리지 회로에서 A-B 사이 검류계(100[Ω]) 양단 전압이 0[V]이면 브리지가 평형 상태이며, 이때 검류계 가지에는 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 좌측 분압과 우측 분압을 독립적인 전압분배로 계산해 두 노드의 전위가 같다는 조건(V_A=V_B)을 세우면 미지저항을 구할 수 있습니다.
선지별 해설