해설 보기
정답순환 전류 1/3 A를 구하면 Vab = 10 V입니다.
핵심 개념
개방 단자 전압과 순환 전류(중첩·KVL)
두 개의 전원(전지)+저항 가지가 위·아래 도선으로 서로 연결되어 하나의 폐루프를 이루고, 그 상단에서 단자 a-b를 개방한 채 전압을 측정하는 회로입니다. a-b가 개방이므로 외부로 나가는 전류는 0이고, 두 가지 사이에서 순환하는 폐루프 전류만 존재합니다. 이 순환 전류를 KVL로 구한 뒤, 어느 한 가지의 전압 강하를 따라가면 개방 단자 전압 Vab를 얻을 수 있습니다.
선지별 해설
①9는 9V 전원 값만 그대로 옮긴 오답입니다. 순환 전류에 의한 3Ω의 전압 강하(3×1/3=1V)를 더하지 않은 값입니다.
②폐루프 KVL: 두 가지의 개방단 전압이 같아야 하므로 3I+9 = -6I+12에서 순환 전류 I=1/3 A입니다. 왼쪽 가지로 Vab=3×(1/3)+9=10 V, 오른쪽 가지로도 6×(1/3의 반대방향)+12=10 V로 일치합니다.
③12는 12V 전원 값만 그대로 옮긴 오답으로, 6Ω의 전압 강하(-2V)를 반영하지 않은 값입니다.
④21은 두 전원(9+12)을 단순 합산한 값으로, 두 가지가 병렬로 연결되어 있음을 무시한 오답입니다.
해설 보기
정답연립하면 내부저항 r=5Ω, 기전력 E=80V입니다.
핵심 개념
전지의 기전력과 내부저항(단자전압)
실제 전지는 기전력 E와 내부저항 r을 가지므로, 부하저항 R을 접속하면 전류는 I = E/(R+r)로 흐릅니다. 서로 다른 두 부하 조건에서의 (R, I) 값을 각각 E = I(R+r) 식에 대입하면 미지수 E와 r에 대한 두 방정식이 만들어지고, 이를 연립하면 기전력과 내부저항을 동시에 구할 수 있습니다.
선지별 해설