물리1 변압기 질문좀요
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저는 변압기 1차코일과 2차코일의 전압 비가
코일을 감은 수의 비인 걸로 알고 있는데
이 문제의 해설에서는 A와 C에 걸려있는 전압이 같고
저항이 서로 다르니까
그거로 A와 C에 흐르는 전류를 구합니다.
A와 C에 걸리는 전압이 같고
B에 걸리는 전압도 있으니까
B와 C의 전압의 합은 A의 전압보다 큰데
감은 수는 A쪽이 더 많아요.
원래 양쪽에 저항이 걸려있으면 전압이 감은 수에 비례하지 않을 수도 있나요?
그리고
A와 C의 소비전력이 같고
A와 B의 전압은 같고 전류는 B가 두배니까
B+C의 소비전력은 A의 소비전력의 3배인데
소비전력이 2차 코일에서 더 커질 수도 있나요?
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B와 C에 걸리는 전압의 합은 2차 코일에 걸리는 전압이 맞지만 1차 코일에 걸리는 전압은 A에 걸리는 전압이 아닙니다.
V- A에 걸리는 전압
이게 1차 코일에 걸리는 전압이죠
그리고 소비전력은 1차 2차 이런 것과는 무관합니다. 실생활에서의 전력 공급을 생각해보시면 아는데 A에 해당하는 송전선이 소비하는 전력보다는 B,C에 해당하는 가정에서 소비하는 전력이 훨씬 많죠
왜 왼쪽 회로에서는 코일과 저항에 전압이 따로 걸리고
오른쪽 회로에서는 코일에 걸리는 전압이 두 저항의 전압의 합으로
다르게 나오나요?
회로에 대한 이해가 갖춰져야 합니다.
교류 전원이 V라는 전압을 보내주면 이걸 A가 중간에서 일정량을 소모합니다.
그러면 V보다 낮은 전압이 1차 코일에 걸리게 되고 이 전압이 n2/n1배 되어서 2차 코일로 넘어갑니다.
그런데 2차 코일을 포함한 두번째 회로에서 유일한 저항은 B와 C뿐이므로(변압기에서 소비하는 전력은 0이라고 가정하므로 코일의 저항은 0이라고 봐야 합니다.)
전압이 B와 C에만 나누어걸리는 것입니다.
여기까지가 일반적인 문제의 풀이이지만
이 문제에서는 변압기가 전력을 소모하지 않는다는 말이 없으므로 B, C, 2차코일이 두번째 회로의 전압을 나눠갖습니다. 죄송해요 문제 조건을 잘못 보았습니다
그러니까 왼쪽 회로에서는 저항에 전압이 조금 걸려서 손실되고 남은 전압이 오른쪽 회로에서 2분의 1배 된 후에 B와 C에 나누어 걸렸을 때 A와 C의 전압이 같아진다는 거죠?
예 맞습니다. 다만 문제 해설이 풀이한 것처럼 일반적으로 송전 문제는 이 문제와 같이 전압이 계속해서 변하기 때문에 한 회로 내에서는 항상 동일한 값을 갖는 전류를 컨트롤해서 푸는 편이 훨씬 수월합니다.
그러면 해설에서 공급전력인 Vi가 A, B, C의 소비전력의 합과 같다는 건 어떻게 이해해야 하나요?
서로 다른 회로에 있는 저항인데
그건 그냥 당연한 것이라고 생각하시면 됩니다.
공급 전력 자체가 소비지에서 소모하길 원하는 전력만큼 자동으로 공급되도록 설정되는 거예요.
회로가 다른 것과는 무관합니다. 에너지 보존 생각하시면 돼요
그러면 코일에서는 전력 소모가 없는 거죠?
문제 풀이만 보자면 그렇다고 할 수 있습니다. 다만 문제의 완성도가 떨어진다고 생각되는 점은 앞서 언급드렸듯이 일반적으로는 변압기에서 소모하는 전력은 0이라는 조건을 제시해 주는데 이 문제에선 그런 게 없다는 게 아쉽네요.
아시겠지만 코일 자체도 교류회로에서 2pifr의 리액턴스를 갖기 때문에 저런 조건 없이는 ABC만 전력을 소모한다고 가정하기는 어렵거든요.
네 저도 지금까지 풀어본 변압기 문제랑은 완전 딴판이라... 저렇게 푸는 방식도 본 적도 없고 완전 당황스러웠네요
자세히 알려주셔서 감사합니다~