9급국가직공무원 2011-04-09 전기이론 12번 문제 해설

문제 요약:
직렬 R-L 회로에서 주파수가 증가할 때 역률과 소비전력의 변화를 묻는다.

정답:

정답 근거:
- 역률 (Power Factor): 주파수 증가로 인해 인덕턴스(L)에 의한 무효전력(Reactance)이 증가하여 역률은 감소한다. 역률 PF = \frac{P_{실효}}{P_{앱}}에서 무효전력 증가는 실효전력을 감소시켜 역률을 낮춘다.
- 소비전력 (Apparent Power): 주파수 상승 시 인덕턴스의 영향으로 리액턴스 X_L = 2π fL가 증가하여 회로의 총 리액턴스가 커지고, 이로 인해 소비전력 S = √P² + Q² 중 무효전력 Q가 증가한다. 결과적으로 실제 소비전력 P는 감소한다.

오답 포인트:
- 2, 3번: 역률과 소비전력이 증가하는 것은 인덕턴스 증가 효과로 인한 무효전력 증가 때문에 올바르지 않다.
- 4번: 주파수 변화에 따른 회로 특성 변화가 존재하므로 변하지 않는다는 설명은 부적절하다.

핵심 개념:
- 무효전력 증가: X_L = 2π fL 증가로 역률 감소
- 소비전력 감소: 무효전력 증가로 인한 실효전력 감소

마무리 요약:
주파수가 증가하면 인덕턴스에 의한 무효전력이 증가하여 역률과 실제 소비전력이 모두 감소한다. 이해를 돕기 위해 회로의 주파수와 전력 요소 간의 상호작용을 주목하라.