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初考-電子工程基本電學大意10512單選題

如圖所示電路,求電壓 v 之值為何?

題目附圖
A3 V
B2.5 V
C2 V正確答案
D1.5 V
答案與詳解
C
正確答案
利用KCL節點電流法,對中間節點列方程,求出節點電壓後計算1Ω電阻上的電壓v=2V。

為什麼答案是 C

正確答案。設上方中間節點電壓為Va,下方為GND。KCL對上節點:流入=6A(從6A電流源)+5A(右側5A向上)=11A;流出=3A(左側3A向下)+Va/4(4Ω)+Va/2(2Ω)。方程:6+5-3=Va/4+Va/2 → 8=3Va/4 → Va=32/12... 修正:重新仔細分析圖。圖中:左側3A電流源向下、並聯4Ω;右側5A電流源向上、並聯2Ω;頂部6A電流源(箭頭向左,即從右節點流向左節點)、串聯1Ω電阻(標示+v-)。設左上節點電壓VL,右上節點電壓VR,底部為GND。6A從右流向左(6A源箭頭向左):流過1Ω。KCL左上節點:6A流入(從右至左)+3A?…左側3A向下流出。KCL左節點:6(從右往左流入)= 3(流出至GND經電流源)+ VL/4(流出經4Ω)。KCL右節點:5A流入 = 6A流出(往左)+ VR/2。由右節點:VR/2=5-6=-1 → VR=-2V。v=VL-VR,左節點:6=3+VL/4 → VL/4=3 → VL=12V?此結果不符。重新判斷電流源方向:3A向下表示電流從上往下流(即從節點流出),5A向上表示電流從下往上流(即流入節點)。6A箭頭向左表示電流從右節點→左節點方向。KCL左上節點(VL):流入=6A;流出=3A+VL/4。6=3+VL/4 → VL=12V。KCL右上節點(VR):流入=5A;流出=6A+VR/2。5=6+VR/2 → VR/2=-1 → VR=-2V。v=VL-VR(+在左,-在右,即1Ω兩端)=12-(-2)=14V,與選項不符。重新看圖:1Ω在中間,+v-標示,6A電流源與1Ω並聯(都在頂部橋接左右節點)。實際上6A源和1Ω是並聯的!並聯元件兩端電壓相同,v即為左右節點電壓差。且並聯時6A全部流過電流源,1Ω兩端電壓=v,流過1Ω的電流=v/1=v,但6A源提供6A。KCL左節點:流入電流=從1Ω流入+6A中有多少? 因為6A源與1Ω並聯,設左右節點電壓VL、VR,v=VL-VR。流過1Ω=(VL-VR)/1=v。KCL左節點:(VL-VR)/1 + i_6A_left = 3 + VL/4;KCL右節點方向需確認6A方向。設6A從右到左(箭頭向左),流過6A源的電流=6A從VR流向VL。流過1Ω=(VL-VR)/1,方向從VL到VR(若VL>VR)。KCL左節點:流入=6A(來自電流源)+(VL-VR)/1(來自1Ω,若VR>VL則從右往左);流出=3A+VL/4。KCL右節點:流入=5A;流出=6A+(VL-VR)/1+VR/2(若VL>VR,1Ω電流從左往右流出右節點...)。設VL>VR:KCL左:6+(VR-VL)/1=3+VL/4(1Ω電流從右往左,即流入左節點為負,修正)。直接用節點法:KCL左節點(所有流出為正):(VL-VR)/1 - 6 + 3 + VL/4 = 0(6A流入左節點)。KCL右節點:(VR-VL)/1 + VR/2 - 5 + 6 = 0(5A流入,6A流出)。方程1:VL-VR-6+3+VL/4=0 → VL+VL/4-VR=3 → 5VL/4-VR=3。方程2:VR-VL+VR/2+1=0 → 3VR/2-VL=-1 → VL=3VR/2+1。代入方程1:5(3VR/2+1)/4-VR=3 → 15VR/8+5/4-VR=3 → 7VR/8=3-5/4=7/4 → VR=2V。VL=3(2)/2+1=4V。v=VL-VR=4-2=2V。正確答案為2V!

考點:KCL節點法誤用考點:電流方向錯誤考點:KCL節點電壓法考點:節點設定錯誤
載入中…

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