五等-電子工程基本電學大意112 年第 29 題單選題
RC 串聯電路連接一理想直流電壓源,從零充電到飽和之過程,下列敘述何者錯誤?
A經一時間常數時,電容器電壓為電源電壓之 63.2%
B電阻值越大則充電時間越慢
C電容值越大則充電時間越慢
D開始充電瞬間,電容器之電流為 0正確答案
D正確答案
RC 充電初瞬:電容如短路,電流最大 (V/R),不是 0;一時間常數後充到 63.2%。
為什麼答案是 D
錯誤(題目要選的答案)。充電瞬間 t=0 時,電容兩端電壓為 0(視為短路),此時電流 i(0)=V/R 為最大值,而非 0。電流為 0 是充飽後(t=∞)的穩態,考生最容易把初始/穩態顛倒。
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完整詳解
Pro · 無限重點 RC 充電初瞬:電容如短路,電流最大 (V/R),不是 0;一時間常數後充到 63.2%。
口訣:初始電容『短路』→電流最大;穩態電容『開路』→電流為 0。D 把兩者顛倒。
逐選項分析
A✕
正確。RC 充電公式 Vc(t)=V(1-e^(-t/τ)),當 t=τ 時,Vc=V(1-e^-1)≈0.632V,即電源電壓之 63.2%,這是 RC 電路最經典的記憶點。
B✕
正確。時間常數 τ=RC,R 越大則 τ 越大,充電越慢。直觀理解:電阻越大越『擋』電流,電容充飽就需要更久。
C✕
正確。τ=RC,C 越大表示要存的電荷越多(Q=CV),在相同電流下自然要花更多時間才能充飽,故充電越慢。
D✓ 正確
錯誤(題目要選的答案)。充電瞬間 t=0 時,電容兩端電壓為 0(視為短路),此時電流 i(0)=V/R 為最大值,而非 0。電流為 0 是充飽後(t=∞)的穩態,考生最容易把初始/穩態顛倒。
RC 充電電路關鍵數值
| 時刻 | 電容電壓 Vc | 電流 i | 電容行為 |
|---|
| t=0 (初始) | 0 | V/R (最大) | 視為短路 |
| t=τ | 0.632V | 0.368·(V/R) | 充電中 |
| t=5τ | ≈0.993V | ≈0 | 近似充飽 |
| t=∞ (穩態) | V | 0 | 視為開路 |
D 選項把『穩態電流為 0』硬套到『充電瞬間』。RC 電路初始與穩態的電容行為完全相反——初瞬短路、穩態開路,這是基本電學最經典的陷阱,必須牢記。