身心障礙人員考試身障五等-電子工程電子學大意112 年第 2 題單選題
電壓 v1(t)=5sin(πt/4) 伏特,f(t) 如圖所示,v2(t) 為 v1(t) 與 f(t) 相乘。當 0≤t≤8 時,v2(t) 的平均電壓為多少伏特?
Aπ25正確答案
Bπ50
Cπ75
Dπ100
A正確答案
將分段函數與正弦波相乘後,分別計算各段面積並加總,再除以總時間求得平均電壓。
為什麼答案是 A
前半週期面積 120/π,後半週期面積 80/π,總面積 200/π 除以週期 8 得 25/π。
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完整詳解
Pro · 無限重點 將分段函數與正弦波相乘後,分別計算各段面積並加總,再除以總時間求得平均電壓。
正弦半波面積為 2Vm/ω = 40/π。前半段面積 3×(40/π),後半段面積 -2×(-40/π),總面積 200/π 除以週期 8 即得 25/π。
逐選項分析
A✓ 正確
前半週期面積 120/π,後半週期面積 80/π,總面積 200/π 除以週期 8 得 25/π。
B✕ 陷阱
若計算時面積倍數錯誤或除錯週期,可能誤得此值。
D✕ 陷阱
若計算總面積為 200/π 後,誤除以 2 而非總時間 8,會得到 100/π。
正弦波形面積與平均值
| 波形特徵 | 公式/數值 | 說明 |
|---|
| 正弦半波面積 | 2Vm / ω | Vm為峰值,ω為角頻率 |
| 本題半波面積 | 40 / π | Vm=5, ω=π/4 代入公式 |
| 平均值定義 | (1/T) ∫ v(t) dt | 總面積除以總時間(週期) |
計算後半段 (4~8秒) 面積時,容易忽略正弦波本身在該區間為負值,與 f(t) 的 -2 相乘後應為正面積 (80/π)。此外,求「平均電壓」最後務必記得除以總時間 T=8。