전압 분배기 연습문제 (부하 효과·ADC 입력, 풀이 포함)

분배기는 비율로 전압을 만듭니다. 부하가 붙으면 그 비율이 바뀐다는 점이 핵심입니다.

핵심 공식

V_out = V_in × (R₂)/(R₁ + R₂)

R₂ = R₁ × (V_out)/(V_in − V_out)

R_TH = R₁ ∥ R₂

문제 9

객관식 3문제와 수치 입력 6문제입니다. 수치는 단위 칸에 적힌 단위로 넣고(예: 2.55), 4.7k처럼 접두어를 붙여도 됩니다. 계산 중간에 반올림한 차이는 정답으로 봅니다(±2%). 다 풀고 맨 아래 제출하고 채점하기를 누르면 정답과 단계별 풀이가 열립니다.

입력 12 V, R1 = 10 kΩ(위), R2 = 4.7 kΩ(아래)인 전압 분배기의 무부하 출력 전압은 몇 V인가요?
V
정답: 3.837 V
풀이
1. 출력은 아래 저항 R2 양단입니다: V_out = V_in × (R₂)/(R₁ + R₂).
2. V_out = 12 × (4.7)/(14.7) = 12 × 0.3197 = 3.837 V
3. 분자에 R1을 넣는 실수가 흔합니다. 출력을 재는 쪽 저항이 분자에 들어갑니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
5 V를 3.3 V로 낮추는 분배기에서 R1 = 10 kΩ으로 정했습니다. R2는 몇 kΩ이어야 하나요?
kΩ
정답: 19.41 kΩ
풀이
1. 분배식을 R2에 대해 풀면 R₂ = R₁ × (V_out)/(V_in − V_out)입니다.
2. R₂ = 10 kΩ × (3.3)/(1.7) = 19.41 kΩ
3. 표준값으로는 20 kΩ(출력 3.33 V)이 가장 가깝습니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
5 V 입력에서 3.3 V에 가장 가까운 출력을 내는 (R1, R2) 조합은?

AR1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩBR1 = 10 kΩ, R2 = 20 kΩCR1 = 4.7 kΩ, R2 = 10 kΩDR1 = 1 kΩ, R2 = 2.2 kΩ
정답: B. R1 = 10 kΩ, R2 = 20 kΩ
풀이
1. 각 조합의 출력을 V_out = 5 × (R₂)/(R₁ + R₂)로 계산합니다.
2. (10, 10) → 2.5 V, (10, 20) → 3.33 V, (4.7, 10) → 3.4 V, (1, 2.2) → 3.44 V
3. 3.3 V와의 차이가 가장 작은 것은 R1 = 10 kΩ, R2 = 20 kΩ입니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
10 V 입력, R1 = R2 = 10 kΩ인 분배기 출력에 10 kΩ 부하를 연결했습니다. 출력 전압은 몇 V인가요?
V
정답: 3.333 V
풀이
1. 부하는 R2와 병렬입니다: 10 kΩ ∥ 10 kΩ = 5 kΩ.
2. V_out = 10 × (5)/(10 + 5) = 3.333 V
3. 부하가 없을 때의 5 V보다 1.67 V나 떨어집니다. 부하 저항이 분배 저항보다 10배 이상 커야 오차가 작습니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
전압 분배기로 소형 모터에 전원을 주면 안 되는 가장 큰 이유는?

A저항이 너무 비싸서B부하 전류가 흐르면 출력 전압이 크게 떨어지고 변해서C분배기는 교류에서만 동작해서D출력 전압이 입력보다 커져서
정답: B. 부하 전류가 흐르면 출력 전압이 크게 떨어지고 변해서
풀이
1. 분배기 출력은 부하가 R2와 병렬로 붙는 순간 바뀝니다. 모터처럼 전류가 크고 계속 바뀌는 부하라면 전압이 크게 출렁입니다.
2. 전원 공급에는 레귤레이터를 쓰고, 분배기는 ADC 입력처럼 전류가 거의 흐르지 않는 곳에 씁니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
24 V 입력에 R1 = 47 kΩ, R2 = 10 kΩ인 분배기가 있습니다. 출력에 부하가 없을 때 분배기가 전원에서 끌어가는 전류는 몇 mA인가요?
mA
정답: 0.4211 mA
풀이
1. 부하가 없으면 두 저항은 그냥 직렬입니다: 47 + 10 = 57 kΩ.
2. I = (24 V)/(57 kΩ) = 0.4211 mA
3. 배터리로 동작하는 기기라면 이 전류도 계속 흐르므로, 분배 저항을 크게 해서 줄이는 경우가 많습니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기
최대 15 V를 기준 전압 3.3 V인 ADC로 재려고 합니다. R2 = 10 kΩ일 때 15 V에서 출력이 정확히 3.3 V가 되는 R1은 몇 kΩ인가요?
kΩ
정답: 35.45 kΩ
풀이
1. R₁ = R₂ × ((V_in)/(V_out) − 1)로 풉니다.
2. R₁ = 10 kΩ × ((15)/(3.3) − 1) = 10 × 3.545 = 35.45 kΩ
3. 실제로는 이보다 조금 큰 표준값(예: 39 kΩ)을 골라 15 V에서도 3.3 V를 넘지 않게 여유를 둡니다.
ADC 변환 계산기로 확인하기
R1 = 10 kΩ, R2 = 4.7 kΩ인 분배기를 출력 쪽에서 본 테브난 저항은 몇 kΩ인가요?
kΩ
정답: 3.197 kΩ
풀이
1. 전압원을 단락하면 출력에서 R1과 R2가 병렬로 보입니다.
2. R_TH = (10 × 4.7)/(10 + 4.7) = (47)/(14.7) = 3.197 kΩ
3. 부하를 달면 이 저항과 부하가 다시 분배기를 이루므로, 부하는 이보다 훨씬 커야 합니다.
직렬·병렬 합성 계산기로 확인하기
분배기의 R1과 R2를 둘 다 10배로 키우면 (부하 없음) 어떻게 되나요?

A출력 전압이 10배가 된다B출력 전압은 그대로이고 전류가 10분의 1이 된다C출력 전압이 10분의 1이 된다D출력 전압과 전류 모두 그대로다
정답: B. 출력 전압은 그대로이고 전류가 10분의 1이 된다
풀이
1. 출력은 비율 (R₂)/(R₁ + R₂)로만 정해지므로 두 저항을 같은 배수로 바꾸면 그대로입니다.
2. 전체 저항은 10배가 되므로 전류는 10분의 1이 됩니다. 대신 테브난 저항도 10배가 되어 부하에 더 약해집니다.
전압 분배기 계산기로 확인하기

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