初考-電子工程基本電學大意109 年第 28 題單選題
如圖所示之RL並聯電路,在時間t=0時,開關SW閉合,若外加直流電流源I=2安培,試求電阻上之電流iR(t)等於多少安培?
A2e−1000t正確答案
B2e−100t
C2(1−e−1000t)
D2(1−e−100t)
A正確答案
RL並聯電路,t=0開關閉合,電感初值為0,電流源2A全流向R,之後電感分流,i_R(t)=2e^{-1000t}安培
為什麼答案是 A
τ=L/R=0.01/10=0.001s,α=1000。初始i_R(0)=2A(電感電流不能突變,初始為0,全部電流流過R),穩態i_R(∞)=0(電流全流向電感),故i_R(t)=2e^{-1000t},正確答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 RL並聯電路,t=0開關閉合,電感初值為0,電流源2A全流向R,之後電感分流,i_R(t)=2e^{-1000t}安培
時間常數τ=L/R=10mH/10Ω=1ms,α=1000;t=0時電感短路→i_R(0)=2A,穩態i_R(∞)=0,故i_R(t)=2e^{-1000t}
逐選項分析
A✓ 正確
τ=L/R=0.01/10=0.001s,α=1000。初始i_R(0)=2A(電感電流不能突變,初始為0,全部電流流過R),穩態i_R(∞)=0(電流全流向電感),故i_R(t)=2e^{-1000t},正確答案。
B✕
指數衰減方向正確但α=100錯誤,若L=10mH、R=10Ω則τ=1ms→α=1000,α=100對應τ=10ms,參數計算有誤。
C✕ 陷阱
形式2(1-e^{-1000t})是「從0增長到2」的型態,對應電感電流i_L(t)的行為,而非電阻電流;將i_L與i_R混淆是最常見陷阱。
D✕ 陷阱
同C的混淆邏輯,且α=100也是錯誤的,雙重錯誤:既把電感電流型態套在電阻上,又用了錯誤的時間常數。
RL並聯電路各量初值與終值對照
| 物理量 | t=0⁺ 初值 | t→∞ 終值 | 完整表達式 |
|---|
| i_L(t) 電感電流 | 0 A(不能突變) | 2 A(全部電流) | 2(1-e^{-1000t}) A |
| i_R(t) 電阻電流 | 2 A(電源全流入R) | 0 A(電感全取走) | 2e^{-1000t} A |
| v(t) 端電壓 | 20 V(=2A×10Ω) | 0 V | 20e^{-1000t} V |
選項C、D的形式「2(1-e^{-1000t})」是電感電流i_L(t)的正確解,不是電阻電流。考生若記錯「並聯RL中電流從0增長」的對象,就會選C或D。關鍵記憶:電感電流不能突變→初值為0→是『成長型』;電阻電流隨電感搶走電流而衰減→是『衰減型』。