身心障礙人員考試身障五等-電子工程基本電學大意112 年第 25 題單選題
如圖所示的電容電路,C1 耐壓 100 V,電容量 20 µF;C2 耐壓 40 V,電容量 20 µF;C3 耐壓 40 V,電容量 10 µF;在所有電容器都不損壞的前提下,計算 ab 兩端最大的電壓值為何?
A75 伏特(V)
B100 伏特(V)正確答案
C125 伏特(V)
D140 伏特(V)
B正確答案
C₂與C₃並聯後再與C₁串聯;並聯組耐壓取最小值40V,對應C₁電壓60V,ab最大電壓=60+40=100V
為什麼答案是 B
由圖可知C₂與C₃並聯(兩者上下端共接),合併電容=20+10=30µF,耐壓取小值40V。C₁(20µF)與並聯組(30µF)串聯,串聯電荷相等:Q=30µF×40V=1200µC;C₁兩端電壓=1200µC/20µF=60V<100V耐壓,安全。ab總電壓=60+40=100V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 C₂與C₃並聯後再與C₁串聯;並聯組耐壓取最小值40V,對應C₁電壓60V,ab最大電壓=60+40=100V
並聯組合電容=C₂+C₃=30µF,耐壓40V;串聯時電荷相等Q=CV,C₁(20µF)對應電壓=30×40/20=60V;ab總壓=60+40=100V,且C₁電壓60V<100V耐壓,安全✓
逐選項分析
A✕
75V為錯誤計算,可能誤用電容分壓公式或忽略並聯結構,並非正確答案。
B✓ 正確
由圖可知C₂與C₃並聯(兩者上下端共接),合併電容=20+10=30µF,耐壓取小值40V。C₁(20µF)與並聯組(30µF)串聯,串聯電荷相等:Q=30µF×40V=1200µC;C₁兩端電壓=1200µC/20µF=60V<100V耐壓,安全。ab總電壓=60+40=100V。
C✕ 陷阱
125V可能誤認並聯組耐壓為80V(40+40)或計算電荷時誤用,忽略並聯組耐壓取最小值原則,屬常見陷阱。
D✕
140V可能誤將C₁耐壓直接與並聯組耐壓相加(100+40=140),但未依電荷守恆驗算C₁實際電壓,計算方式錯誤。
各電容參數與實際工作電壓整理
| 電容器 | 電容量 | 耐壓 | 連接方式 | 實際電壓 | 是否安全 |
|---|
| C₁ | 20µF | 100V | 與並聯組串聯 | 60V | ✓ (60<100) |
| C₂ | 20µF | 40V | 與C₃並聯 | 40V | ✓ (40=40) |
| C₃ | 10µF | 40V | 與C₂並聯 | 40V | ✓ (40=40) |
| C₂//C₃合併 | 30µF | 40V(限制值) | 與C₁串聯 | 40V | ✓ |
選項C(125V)與D(140V)容易吸引考生:D是直接將C₁耐壓100V+並聯組40V=140V,忽略串聯時C₁實際電壓依電荷守恆只有60V;C是誤算並聯組耐壓。必須先用Q=CV確認每個電容實際電壓不超過耐壓,再取最嚴格限制條件決定最大總電壓。