전류와 회로 단원은 전압과 전류와 저항의 관계에서 출발해, 저항의 직렬·병렬 연결, 전지의 내부 저항, 다이오드를 이용한 정류, 트랜지스터의 증폭까지 이어지는 단원입니다. 아래 20문항으로 옴의 법칙이 성립하는 경우와 그렇지 않은 경우를 구별하는지, 합성 저항과 소비 전력을 정확히 계산하는지, 소자의 특성을 회로에 적용하는지 확인합니다.
📝 전류와 회로 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
저는 수학학원 원장이고 물리를 가르치는 사람은 아닙니다. 그래서 단원 내용은 쪽에 적힌 대로만 읽으시고, 저는 이 시험지를 집에서 어떻게 앉아 푸는 게 좋은지만 말씀드립니다.
전압과 전류와 저항에서 시작해 직렬·병렬, 전지의 내부 저항, 다이오드, 트랜지스터까지 이어지는 단원입니다. 계산이 줄줄이 나오니 머릿속으로 밀어붙이지 말고, 풀이를 종이에 한 줄씩 남기며 푸십시오. 답만 덜렁 적힌 종이는 나중에 어디서 틀렸는지 알아볼 길이 없습니다.
저는 많이 푸는 것보다 직접 손으로 푸는 쪽이 오래 남는다고 봅니다. 화면에서 풀고 바로 채점까지 하고 싶으시면 학습지 버튼을 쓰셔도 됩니다.
— 수학의 신호 원장
전류와 회로 시험지에 나오는 문항 모양
그래프·표 해석
〈보기〉 ㄱ·ㄴ·ㄷ 옳은 것 고르기
short
단답
choice
전류와 회로, 무엇을 배우나
출발점은 저항 R = V/I입니다. 표본의 금속 저항체는 전압이 2.0 V에서 8.0 V로 커져도 V/I가 모두 20 Ω으로 같아 옴의 법칙이 성립하고, V-I 그래프는 원점을 지나는 직선이 됩니다. 반면 필라멘트 전구는 전압이 클수록 온도가 올라 저항이 커집니다.
이 기본 관계 위에 연결 방식이 얹힙니다. 20 Ω과 30 Ω을 병렬로 연결하면 합성 저항은 12 Ω이고, 병렬에서는 각 저항에 걸리는 전압이 같아 P = V²/R로 소비 전력을 비교합니다. 전지에 내부 저항이 있으면 ε = I(R + r)로 식을 세웁니다.
뒤쪽에는 반도체 소자가 나옵니다. 다이오드는 순방향일 때만 전류를 흘려, 교류 전원에 직렬로 연결하면 한 주기 중 절반만 전류가 흐르는 반파 정류가 됩니다. 트랜지스터는 베이스 전류에 증폭 배수를 곱해 컬렉터 전류를 구하고, 이미터 전류는 베이스 전류와 컬렉터 전류의 합으로 구합니다. 소자의 특성을 먼저 읽고 그다음 회로 계산을 하는 흐름이 단원 전체에 깔려 있습니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
어떤 금속 저항체 X의 양단에 걸어 준 전압 V와 흐른 전류 I를 측정한 결과가 다음 표와 같다. | V (V) | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | | I (A) | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 이 결과에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 전압이 클수록 저항이 증가한다. ② 전압에 관계없이 저항은 20 Ω으로 일정하다. ③ 전류가 클수록 저항이 감소한다. ④ 저항은 4.0 V일 때 40 Ω이다.정답 · ② 전압에 관계없이 저항은 20 Ω으로 일정하다. — 모든 측정값에서 V/I = 20 Ω으로 같으므로 X의 저항은 전압과 관계없이 일정하며 옴의 법칙이 성립한다. 따라서 V-I 그래프는 원점을 지나는 직선이 된다.
저항값이 각각 20 Ω, 30 Ω인 저항 R₁, R₂를 병렬로 연결하고 양단에 12 V의 전압을 걸었다. 〈보기〉에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? 〈보기〉 ㄱ. 합성 저항은 12 Ω이다. ㄴ. 전원에서 나오는 전체 전류는 1 A이다. ㄷ. 소비 전력은 R₁이 R₂보다 작다. ① ㄴ ② ㄱ, ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ정답 · ② ㄱ, ㄴ — 합성 저항은 (20×30)/(20+30) = 12 Ω이고 전체 전류는 12 V/12 Ω = 1 A이다. 병렬 연결에서는 전압이 같아 P = V²/R이므로 R₁은 7.2 W, R₂는 4.8 W로 R₁의 소비 전력이 더
필라멘트 전구 L의 양단 전압 V와 전류 I를 측정한 결과가 다음 표와 같다. | V (V) | 1.0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | | I (A) | 0.10 | 0.16 | 0.24 | 0.30 | 이 결과에 대한 설명으로 옳은 것은? ① L의 저항은 전압에 관계없이 10 Ω으로 일정하다. ② 전압이 커질수록 L의 저항은 감소한다. ③ 6.0 V일 때 L에서 소비되는 전력은 1.8 W이다. ④ 2.0 V일 때의 저항이 6.0 V일 때의 저항보다 크다.정답 · ③ 6.0 V일 때 L에서 소비되는 전력은 1.8 W이다. — 6.0 V일 때 P = VI = 6.0 V × 0.30 A = 1.8 W이다. 저항은 10 Ω, 12.5 Ω, 약 16.7 Ω, 20 Ω으로 전압이 클수록 증가하므로 나머지 보기는 옳지 않다.
그림과 같이 기전력 6 V인 전지에 2 Ω의 저항을 직렬로 연결하고, 그 뒤에 두 가지를 병렬로 연결하였다. 한 가지는 순방향으로 연결된 이상적인 다이오드 D₁과 10 Ω의 저항이고, 다른 가지는 역방향으로 연결된 이상적인 다이오드 D₂와 20 Ω의 저항이다. 전지의 내부 저항은 무시한다. 〈보기〉에서 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? 〈보기〉 ㄱ. D₂가 연결된 가지에는 전류가 흐르지 않는다. ㄴ. 전지에서 나오는 전류는 0.5 A이다. ㄷ. 10 Ω 저항 양단의 전압은 5 V이다. ① ㄱ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ정답 · ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ — D₂는 역방향이므로 그 가지에는 전류가 흐르지 않고, 회로는 2 Ω과 10 Ω의 직렬 회로와 같다. 전류는 6 V/12 Ω = 0.5 A이고, 10 Ω 저항 양단의 전압은 0.5 A × 10 Ω = 5 V이므로 ㄱ,
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
전류와 회로에서 자주 헷갈리는 곳
전구의 저항은 일정하지 않습니다 필라멘트 전구는 1 V에서 10 Ω, 6 V에서 20 Ω입니다. 온도가 오르면 저항이 커지므로 금속 저항체처럼 하나의 값으로 두면 틀립니다.
병렬에서 소비 전력의 크기 병렬이면 전압이 같으므로 저항이 작은 쪽이 P = V²/R가 더 큽니다. 12 V를 걸면 20 Ω은 7.2 W, 30 Ω은 4.8 W로 저항이 작은 쪽이 더 많이 소비합니다.
역방향 다이오드 가지는 없는 셈 역방향 다이오드가 있는 가지에는 전류가 흐르지 않으므로 회로에서 지우고 계산합니다. 순방향일 때는 그 가지의 전류가 전체 전류에 더해집니다.
전류와 회로, 집에서 공부하는 순서
먼저 하루 30분 안팎으로 V/I를 직접 계산하는 연습부터 합니다. 전압과 전류 표를 보고 각 값의 저항을 구해 일정한지 비교하면 금속 저항체와 필라멘트 전구가 구분됩니다. 이 단계가 몸에 붙은 뒤에 합성 저항과 P = V²/R로 넘어갑니다.
그다음 다이오드와 트랜지스터를 회로 읽기와 묶어 연습합니다. 다이오드는 순방향인지 역방향인지부터 표시하고, 역방향 가지를 지운 회로를 다시 그려 계산합니다. 트랜지스터는 컬렉터 전류를 먼저 구한 뒤 베이스 전류를 더하는 순서를 지키고, μA와 mA 단위를 맞춰 씁니다.