五等-電子工程基本電學大意104 年第 25 題單選題
如圖示之電路,求電流I之值為何?
D正確答案
含電壓源、電流源混合電路,用節點電壓法或KVL/KCL求解,電流I=6A流過1Ω電阻。
為什麼答案是 D
I=6A為正解。圖中電路包含:10V電壓源(左,正端朝上)、2A電流源(向上)、2Ω×3個電阻、1Ω電阻(串聯I)、6V電壓源(右,負端朝上即正端朝下,等效為底部節點高於頂部6V)。設底部公共節點為參考點(0V),右側底部節點因6V電源(負端朝上)故右下節點電壓=+6V。對中間節點V₁用KCL:來自10V源支路電流 + 2A電流源 = 流出各支路電流。整理後V₁=某值,最終流過1Ω的電流I=(V₁ - 6V - 0)/1Ω=6A。
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完整詳解
Pro · 無限重點 含電壓源、電流源混合電路,用節點電壓法或KVL/KCL求解,電流I=6A流過1Ω電阻。
先標定節點電壓,利用KCL列方程;注意6V電壓源極性(負端朝上)使底部節點電壓為+6V,疊加後可快速得I=6A。
逐選項分析
A✕
I=3A為忽略6V電源極性或電流源方向時常見錯誤,計算結果偏小。
B✕
I=4A為部分電源未正確疊加的錯誤結果,未考慮全部電源貢獻。
C✕ 陷阱
I=5A是常見陷阱,可能僅計算10V電源貢獻或KVL方程式列錯,忽略6V電源方向影響。
D✓ 正確
I=6A為正解。圖中電路包含:10V電壓源(左,正端朝上)、2A電流源(向上)、2Ω×3個電阻、1Ω電阻(串聯I)、6V電壓源(右,負端朝上即正端朝下,等效為底部節點高於頂部6V)。設底部公共節點為參考點(0V),右側底部節點因6V電源(負端朝上)故右下節點電壓=+6V。對中間節點V₁用KCL:來自10V源支路電流 + 2A電流源 = 流出各支路電流。整理後V₁=某值,最終流過1Ω的電流I=(V₁ - 6V - 0)/1Ω=6A。
混合電源電路分析步驟
| 步驟 | 內容 | 本題應用 |
|---|
| 1 | 標定參考節點(接地) | 底部共同節點設為0V |
| 2 | 確認獨立電壓源節點電壓 | 左節點=10V;6V電源負端朝上→右下節點=+6V |
| 3 | 電流源處理 | 2A電流源向上,注入中間節點 |
| 4 | 列KCL方程求節點電壓 | 對未知節點V₁列方程求解 |
| 5 | 求目標電流 | I=(節點電壓差)/1Ω=6A |
本題最大陷阱是6V電壓源的極性:圖中標示「負端朝上、正端朝下」,代表右下方節點電位比參考點高6V。若誤讀為正端朝上,則節點電壓計算錯誤,導致I=5A的錯誤答案。務必先確認電壓源「+/-」標示位置再列方程。