初考-電子工程基本電學大意111 年第 20 題單選題
如圖所示之電路,求電流 Ix 為多少安培?
C正確答案
以節點電壓法求解:設底部為參考節點,左上節點因20V電壓源固定為20V,對中間節點B與右上節點C列KCL方程,解得V_B=14V,故Ix=(20-14)/2=3A。
為什麼答案是 C
正確解:設底部為0V,左上節點=20V。節點C之KCL:(V_B-V_C)/4+10=6,得V_C=V_B+16。節點B之KCL:(20-V_B)/2=V_B/2+(V_B-V_C)/4,代入解得V_B=14V,故Ix=(20-14)/2=3A。
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完整詳解
Pro · 無限重點 以節點電壓法求解:設底部為參考節點,左上節點因20V電壓源固定為20V,對中間節點B與右上節點C列KCL方程,解得V_B=14V,故Ix=(20-14)/2=3A。
秒解技巧:20V電壓源直接鎖定左上節點=20V。對節點C列KCL:(V_B-V_C)/4+10=6 → V_C-V_B=16。對節點B列KCL:(20-V_B)/2=V_B/2+(V_B-V_C)/4,代入得V_B=14V,Ix=3A。
逐選項分析
A✕
若誤將Ix算成1A,可能是KCL方程式列錯符號,或誤把6A電流源方向搞反,導致V_B算成18V,(20-18)/2=1A,但此結果不符合節點C的KCL驗證。
B✕
若得2A,代表V_B=16V,可能是忽略10A電流源對節點C的影響,或將4Ω電阻電流方向弄反,使V_C-V_B的差值計算錯誤。
C✓ 正確
正確解:設底部為0V,左上節點=20V。節點C之KCL:(V_B-V_C)/4+10=6,得V_C=V_B+16。節點B之KCL:(20-V_B)/2=V_B/2+(V_B-V_C)/4,代入解得V_B=14V,故Ix=(20-14)/2=3A。
D✕
若得4A,代表V_B=12V,可能是將6A電流源方向誤判為從左流向右,或把2Ω垂直電阻的電流方向搞錯,導致方程式常數項錯誤。
節點電壓法求解步驟
| 節點 | 電壓 | KCL方程式 |
|---|
| A(左上) | 20V(固定) | 由20V電壓源決定 |
| B(中間) | 14V | (20-V_B)/2 = V_B/2 + (V_B-V_C)/4 |
| C(右上) | 30V | (V_B-V_C)/4 + 10 = 6 |
| D(底部) | 0V(參考) | — |
本題最大陷阱在於電流源方向的判讀。6A電流源箭頭向左,代表電流從右上節點C流向左上節點A(而非反向);10A電流源箭頭向上,代表電流從底部流入節點C。方向搞反會使KCL常數項正負號全錯,導致V_B計算結果偏差。