五等-電子工程基本電學大意108 年第 35 題單選題
如下圖電路,求電壓 Vab 為多少伏特(V)?
A10 V∠30°
B2 V∠30°正確答案
C2 V∠−15°
D10 V∠−15°
B正確答案
交流電路分壓:10V∠30°電源串聯4kΩ、1kΩ(並聯-j1kΩ),利用分壓定理求Vab,答案為2V∠30°。
為什麼答案是 B
圖中電路:10V∠30°電源串聯4kΩ後接1kΩ,電容-j1kΩ串在節點a與1kΩ頂端之間,b端接地。由於-j1kΩ為串聯在a端外側(a端開路端),Vab就是1kΩ兩端電壓。分壓:Vab = 10∠30° × 1k/(4k+1k) = 2∠30°,相位不變。
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完整詳解
Pro · 無限重點 交流電路分壓:10V∠30°電源串聯4kΩ、1kΩ(並聯-j1kΩ),利用分壓定理求Vab,答案為2V∠30°。
電容-j1kΩ開路端為a-b,Vab即為1kΩ上的電壓。分壓比=1k/(4k+1k)=1/5,Vab=10∠30°×(1/5)=2∠30°。
逐選項分析
A✕ 陷阱
直接把電源電壓當Vab,忽略了4kΩ電阻的分壓效果,未正確套用分壓定理。
B✓ 正確
圖中電路:10V∠30°電源串聯4kΩ後接1kΩ,電容-j1kΩ串在節點a與1kΩ頂端之間,b端接地。由於-j1kΩ為串聯在a端外側(a端開路端),Vab就是1kΩ兩端電壓。分壓:Vab = 10∠30° × 1k/(4k+1k) = 2∠30°,相位不變。
C✕ 陷阱
相位計算錯誤,誤將電容的相移(-j)套入相位計算導致相位變為-15°,但此題Vab取在1kΩ兩端,相位仍為30°。
D✕ 陷阱
大小與電源相同(10V)且相位又錯誤(-15°),犯了雙重錯誤:既忽略分壓又誤算相位。
電路元件與電壓分配分析
| 元件 | 阻抗值 | 電壓分配 |
|---|
| 電源 | 10V∠30° | — |
| 4kΩ電阻 | 4kΩ | 8V∠30°(壓降) |
| 1kΩ電阻 | 1kΩ | 2V∠30° = Vab |
| -j1kΩ電容 | 串於a端外側 | a端開路,不影響Vab計算 |
最大陷阱是誤判電容-j1kΩ的位置:若誤以為它與1kΩ並聯,則合成阻抗含虛部,導致相位改變。但圖中-j1kΩ是串聯在1kΩ頂端到a點之間的支路,a-b為開路端,故流過-j1kΩ的電流為零,Vab直接等於1kΩ兩端電壓,相位維持30°不變。