初考-電子工程基本電學大意112 年第 25 題單選題
如圖所示電感電路,若 L1=4 亨利(H)、L2=4 亨利、M=2 亨利,則總電感量 Lab 為多少亨利?
B正確答案
兩互感線圈並聯且同名端相對配置,需用互感並聯公式計算總電感,反向並聯時Lab=(L1×L2-M²)/(L1+L2-2M)=3H
為什麼答案是 B
兩線圈並聯且電流進入同名端方向相反(反向耦合),公式Lab=(L1×L2-M²)/(L1+L2-2M)=(16-4)/(8-4)=12/4=3H,正確答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 兩互感線圈並聯且同名端相對配置,需用互感並聯公式計算總電感,反向並聯時Lab=(L1×L2-M²)/(L1+L2-2M)=3H
圖中兩線圈並聯,同名端(點)位於上方,電流方向使互感相減(反向耦合並聯),套公式:(4×4-4)/(4+4-4)=12/4=3H
逐選項分析
A✕ 陷阱
2H可能是誤用(L1+L2-4M)/2或混淆串並聯公式,未正確套用互感並聯公式,為干擾選項。
B✓ 正確
兩線圈並聯且電流進入同名端方向相反(反向耦合),公式Lab=(L1×L2-M²)/(L1+L2-2M)=(16-4)/(8-4)=12/4=3H,正確答案。
C✕ 陷阱
6H是誤用(L1×L2-M²)/(L1+L2+2M)=(16-4)/(8+4)=12/12=1,或混淆成(L1+L2-2M)/2=(8-4)/2=2,或誤以為並聯等效為(L1+L2)/2=4後加M,計算路徑錯誤。另一種可能是誤用正向耦合公式(L1+L2+2M)/2=7,均不等於6,此項可能是混淆串聯正向耦合L1+L2-2M=4之結果再錯誤相加,屬錯誤計算。
D✕ 陷阱
10H是誤用串聯正向耦合公式L1+L2+2M=4+4+2×2=12,或誤用L1+L2-2M=4+4-2×2=4,均不等於10;10可能來自忽略互感直接做並聯等效4×4/(4+4)=2再加M=2得4,或其他錯誤路徑,為常見誤答。
互感線圈串並聯總電感公式整理
| 連接方式 | 耦合類型 | 公式 | 本題值 |
|---|
| 串聯 | 正向(同名端同側) | L1+L2+2M | 4+4+4=12H |
| 串聯 | 反向(同名端異側) | L1+L2-2M | 4+4-4=4H |
| 並聯 | 正向耦合 | (L1×L2-M²)/(L1+L2+2M) | (16-4)/(8+4)=1H |
| 並聯 | 反向耦合(本題) | (L1×L2-M²)/(L1+L2-2M) | (16-4)/(8-4)=3H ✓ |
本題最大陷阱在於判斷耦合方向:需從圖中同名端(小黑點位置)與電流進入方向判斷是正向還是反向耦合,再選對應公式。圖中L1和L2的同名端均在上方,電流I從a端流入L1同名端,由並聯結構流出L2同名端,故為反向耦合,應用分母(L1+L2-2M)的公式,若誤判為正向則得1H,差距極大。