初考-電子工程基本電學大意109 年第 15 題單選題
如圖所示,調整RL之值使RL獲取最大的功率。在此狀況下,由電壓源V流出之功率為何?
AV2/R
BV2/(2R)正確答案
CV2/(4R)
DV2/(8R)
B正確答案
最大功率轉移定理:當RL=戴維寧等效電阻R時獲最大功率,此時電源輸出功率為V²/(2R)。
為什麼答案是 B
正確。總電阻為2R,電源輸出功率為V²/(2R)。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 最大功率轉移定理:當RL=戴維寧等效電阻R時獲最大功率,此時電源輸出功率為V²/(2R)。
由圖可知電路為V串聯R再接RL。戴維寧等效電阻Rth=R,開路電壓Vth=V。最大功率時RL=R,總電阻為2R,電源輸出功率P=V²/(2R)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
V²/R 是忽略內阻R時的功率,沒有考慮戴維寧等效電阻分壓損耗,為常見陷阱。
B✓ 正確
正確。總電阻為2R,電源輸出功率為V²/(2R)。
C✕ 陷阱
V²/(4R) 是負載RL獲得的功率,非電壓源V流出的總功率,兩者混淆,為常見陷阱。
D✕
V²/(8R) 數值錯誤,無法對應電路中任何合理節點或等效電阻組合。
第15題電路推導步驟(圖解)
| 步驟 | 說明 | 結果 |
|---|
| 1. 讀圖拓撲 | 電壓源V串聯電阻R,末端連線負載RL。 | V串聯R再接RL |
| 2. 求戴維寧等效 | 從RL兩端看入,移除RL並將電壓源V短路,等效電阻Rth=R;開路電壓Vth=V。 | Rth=R, Vth=V |
| 3. 最大功率條件 | 根據最大功率轉移定理,當RL=Rth=R時,RL獲取最大功率。 | RL=R |
| 4. 電源輸出功率 | 此時總電阻Req=R+RL=2R,電源流出電流I=V/2R,輸出功率P=V×I=V²/(2R)。 | P=V²/(2R) |
最大功率轉移定理中最常見的混淆:選項C的V²/(4R)形式像極了「最大功率公式Vth²/4Rth」的結果,考生容易誤選C以為這是電源輸出功率。實際上C是負載獲得的功率,而題目問的是「電壓源V流出之功率」,答案是B,即電源輸出的總功率(含內阻損耗)。