初考-電子工程基本電學大意105 年第 31 題單選題
如圖所示,週期性電壓波形之波形因數為何?
A正確答案
波形因數=有效值/平均值。本題為三角波,有效值為峰值除以根號3,平均值為峰值的一半,相除得2除以根號3。
為什麼答案是 A
正確答案。三角波之有效值Vrms=Vm/√3,平均值Vavg=Vm/2,波形因數FF=Vrms/Vavg=(Vm/√3)/(Vm/2)=2/√3。此為基本電學常考定值,建議直接背誦。
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完整詳解
Pro · 無限重點 波形因數=有效值/平均值。本題為三角波,有效值為峰值除以根號3,平均值為峰值的一半,相除得2除以根號3。
記住三角波波形因數固定為2/√3;若考正弦波則為1.11(π/2√2),方波為1。看到三角波直接選A。
逐選項分析
A✓ 正確
正確答案。三角波之有效值Vrms=Vm/√3,平均值Vavg=Vm/2,波形因數FF=Vrms/Vavg=(Vm/√3)/(Vm/2)=2/√3。此為基本電學常考定值,建議直接背誦。
B✕ 陷阱
此為平均值與有效值之比值(Vavg/Vrms=√3/2的倒數誤植),或將公式分子分母顛倒所致。波形因數定義必為有效值除以平均值,數值應大於等於1,此選項小於1明顯錯誤。
C✕
此數值約1.732,並非任何常見週期波形之波形因數。可能為考生將有效值計算中的√3誤認為最終答案,或與三相電壓線電壓與相電壓關係混淆。
D✕ 陷阱
此為√3/2≈0.866,同樣小於1,違反波形因數≥1之物理意義。此數值實為三角波「平均值/有效值」之結果,屬於典型分子分母放反之誘答選項。
常見波形之波形因數對照表
| 波形類型 | 有效值(Vrms) | 平均值(Vavg) | 波形因數(FF) |
|---|
| 正弦波 | Vm/√2 | 2Vm/π | π/(2√2)≈1.11 |
| 三角波 | Vm/√3 | Vm/2 | 2/√3≈1.155 |
| 方波(對稱) | Vm | Vm | 1 |
| 全波整流正弦 | Vm/√2 | 2Vm/π | π/(2√2)≈1.11 |
波形因數與波峰因數極易混淆。波形因數是「有效值÷平均值」,波峰因數是「峰值÷有效值」。本題選項D(√3/2)即為將三角波之平均值與有效值比值顛倒所致,且數值小於1可直接排除。