身心障礙人員考試身障五等-電子工程基本電學大意112 年第 12 題單選題
如圖所示之電路,試求當 a、b 兩端連接負載時,則負載可獲得之最大功率為何?
B正確答案
求最大功率傳輸需先用戴維寧定理求Vth與Rth,最大功率 Pmax = Vth²/(4Rth),本題答案為36W。
為什麼答案是 B
正確答案。由電路圖求得Vth=24V,Rth=4Ω(詳見知識表),代入Pmax=Vth²/(4×Rth)=24²/(4×4)=576/16=36W。
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完整詳解
Pro · 無限重點 求最大功率傳輸需先用戴維寧定理求Vth與Rth,最大功率 Pmax = Vth²/(4Rth),本題答案為36W。
先求開路電壓Vth,再求等效電阻Rth,代入Pmax=Vth²/(4Rth)。圖中有15Ω、8Ω、16V電壓源、4A電流源、8Ω並聯於a-b端。
逐選項分析
A✕
48W對應Vth與Rth計算錯誤的結果,通常是未正確處理電流源貢獻或電阻並聯所致。
B✓ 正確
正確答案。由電路圖求得Vth=24V,Rth=4Ω(詳見知識表),代入Pmax=Vth²/(4×Rth)=24²/(4×4)=576/16=36W。
C✕ 陷阱
24W是常見陷阱,可能誤用Pmax=Vth²/(2Rth)或誤算Vth導致結果減半。
D✕
12W為Pmax再除以3的錯誤結果,通常是Rth算錯(高估)或Vth算錯(低估)。
戴維寧定理求最大功率步驟
| 步驟 | 方法 | 本題結果 |
|---|
| ①求Vth(開路電壓) | 斷開a-b,用KVL/KCL求Va-Vb | Vth = 24 V |
| ②求Rth(等效電阻) | 獨立源歸零(電壓源短路、電流源斷路),求a-b看入電阻 | Rth = 4 Ω |
| ③最大功率條件 | RL = Rth時傳輸最大功率 | RL = 4 Ω |
| ④Pmax公式 | Pmax = Vth² / (4×Rth) | Pmax = 576/16 = 36 W |
考生常將「最大功率傳輸」與「最高效率」混淆,或在求Rth時忘記將獨立電流源(4A)斷路、獨立電壓源(16V)短路,導致Rth算錯。另一陷阱是a-b端右側8Ω並未被移除,它屬於電路本身而非負載,計算Rth時必須保留並納入計算。