初考-電子工程基本電學大意107 年第 4 題單選題
如圖所示電阻電路,試求電流 IX 為多少安培?
A正確答案
使用節點電壓法,對中間節點列KCL:(8-V)/4 + 4 = (V-16)/4,解得V=20V,故Ix=(20-16)/4=1A。
為什麼答案是 A
正確。應用節點電壓法,設中間上方節點電壓為V。流入電流等於流出電流:(8-V)/4 + 4 = (V-16)/4。解方程式得V=20V。所求電流Ix=(V-16)/4=(20-16)/4=1A。
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完整詳解
Pro · 無限重點 使用節點電壓法,對中間節點列KCL:(8-V)/4 + 4 = (V-16)/4,解得V=20V,故Ix=(20-16)/4=1A。
右側4A電流源直接流入中間節點。列KCL:(8-V)/4 + 4 = (V-16)/4,秒解V=20V,Ix=(20-16)/4=1A。注意電壓源長線為正極。
逐選項分析
A✓ 正確
正確。應用節點電壓法,設中間上方節點電壓為V。流入電流等於流出電流:(8-V)/4 + 4 = (V-16)/4。解方程式得V=20V。所求電流Ix=(V-16)/4=(20-16)/4=1A。
B✕ 陷阱
錯誤。若在列KCL方程式時,將右側4A電流源的方向看反(誤以為流出節點),會得到(8-V)/4 = 4 + (V-16)/4,解得V=12V,進而算出Ix=-1A,若再取絕對值或符號搞錯可能誤選2A。
C✕
錯誤。若在計算時忽略左側8V電壓源的影響,誤以為左側開路,或是在解方程式時計算錯誤(如24-V = V-16 算成 2V=24),可能會誤選此選項。
D✕
錯誤。若完全忽略中間16V電壓源,誤將中間支路視為純4Ω電阻,則Ix=V/4=20/4=5A;若同時搞錯電流源方向與電壓源極性,可能湊出4A。
節點電壓法解題步驟
| 步驟 | 操作說明 | 本題應用 |
|---|
| 1. 選參考節點 | 通常選底部或連接最多元件的節點 | 選底部導線為0V參考點 |
| 2. 設未知節點電壓 | 為其他主要節點設定電壓變數 | 設中間上方節點電壓為V |
| 3. 列KCL方程式 | 流入節點電流總和 = 流出節點電流總和 | (8-V)/4 + 4 = (V-16)/4 |
| 4. 求解與回代 | 解出節點電壓,再求支路電流 | V=20V,Ix=(20-16)/4=1A |
陷阱在於電源極性與方向。電壓源符號長線代表正極(本題8V與16V皆上正下負),電流源箭頭代表實際電流方向(4A向上)。若將16V視為下正上負,或4A視為向下,KCL列式全錯。