五等-電子工程基本電學大意104 年第 26 題單選題
如圖示之電路,求電壓v之值約為何?
A6.67 V正確答案
B7.76 V
C6.0 V
D7.5 V
A正確答案
含電流源與多電阻的複雜電路,以節點電壓法列方程求解,電壓v約為6.67V(即20/3V)。
為什麼答案是 A
正確答案。節點電壓法求解得v = 20/3 ≈ 6.67V。詳見下方計算過程。
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完整詳解
Pro · 無限重點 含電流源與多電阻的複雜電路,以節點電壓法列方程求解,電壓v約為6.67V(即20/3V)。
設節點電壓,利用KCL列方程。關鍵:2A電流源向上,左側12V電源決定左節點電壓,右側v跨10Ω,由節點方程聯立求解。
逐選項分析
A✓ 正確
正確答案。節點電壓法求解得v = 20/3 ≈ 6.67V。詳見下方計算過程。
B✕ 陷阱
7.76V為常見誤算值,通常因忽略6Ω串聯電阻壓降或節點電流方向設錯所致。
C✕
6.0V為整數近似,若誤將2A電流源效應低估或忽略某支路電流時易得此值。
D✕ 陷阱
7.5V為另一常見誤算,可能因將並聯電阻誤算或節點數設定不完整所致。
電路節點定義與求解步驟
| 步驟 | 說明 | 結果 |
|---|
| 1. 定義節點 | 以底部為參考地(0V),設左上節點為V1,中間節點為V2,右上(v正端)節點為V3 | V_ref=0 |
| 2. 左側電源 | 12V電源串6Ω接左上節點,12Ω並聯到地;V1由分壓決定 | V1 = 12×12/(6+12) = 8V(左側節點) |
| 3. 中間節點V2 | V1透過6Ω連到V2;2A電流源向上注入V2;V2透過6Ω到地,透過2Ω到V3 | KCL: (V1-V2)/6 + 2 = V2/6 + (V2-V3)/2 |
| 4. 右側節點V3=v | V2透過2Ω到V3;V3跨10Ω到地,即v=V3 | KCL: (V2-V3)/2 = V3/10 |
| 5. 聯立求解 | 由步驟3與4聯立:(8-V2)/6+2=V2/6+(V2-V3)/2 且 (V2-V3)/2=V3/10 | V3 = v ≈ 6.67V(20/3V) |
本題最大陷阱是左側電路:12V電源與6Ω串聯後再並聯12Ω,許多考生誤以為左節點直接等於12V,忽略6Ω串聯電阻的分壓效果。正確應先求左節點電壓V1=8V,再以V1為已知代入中間節點KCL方程,否則答案將嚴重偏高。