初考-電子工程基本電學大意111 年第 26 題單選題
S 未閉合前電容器與電感器均未儲存能量,當電路中開關 S 閉合瞬間,電容器上電壓 VC 為何?
A0 V正確答案
B16.67 V
C33.34 V
D50 V
A正確答案
開關閉合瞬間,電容視為短路、電感視為開路,電容兩端電壓為0V
為什麼答案是 A
閉合瞬間電容未儲存能量,初始電壓Vc(0⁺)=0,電容等效為短路,故Vc=0V。
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完整詳解
Pro · 無限重點 開關閉合瞬間,電容視為短路、電感視為開路,電容兩端電壓為0V
閉合瞬間:電感初始電流=0→視為開路;電容初始電壓=0→視為短路。電容短路則Vc=0V,直接選A。
逐選項分析
A✓ 正確
閉合瞬間電容未儲存能量,初始電壓Vc(0⁺)=0,電容等效為短路,故Vc=0V。
B✕ 陷阱
16.67V是誤將電路做穩態分壓計算(50×20/(10+20+20)等錯誤假設),忽略了瞬間特性。
C✕ 陷阱
33.34V約等於50×20/30,是把電感短路、電容開路的穩態誤算結果,非閉合瞬間值。
D✕
50V是電源電壓,電容不可能在初始未儲能的情況下瞬間得到全部電源電壓。
閉合瞬間 vs 穩態:電容與電感等效
| 元件 | 閉合瞬間(t=0⁺)初始能量為0 | 穩態(t→∞) |
|---|
| 電容 C | 短路(Vc=0,等效導線) | 開路(無電流通過) |
| 電感 L | 開路(iL=0,等效斷路) | 短路(等效導線) |
本題最大陷阱是把「穩態分壓」的結果套用到「閉合瞬間」。許多考生看到電路有10Ω、5Ω、20Ω就直接做分壓,得到B或C,卻忽略題目問的是『閉合瞬間』,此時應套用初始條件(電容短路、電感開路),Vc=0才是正確答案。