初考-電子工程基本電學大意114 年第 20 題單選題
以 KCL 求解圖示電路時,下列何者為節點 Vb 之正確表示式?
A(Vb−Va)/R1+Vb/R3+(Vb−Vc)/R2=0正確答案
B(Vb−Va)/R1+Vb/R3+(Vb−Vc)/(R2+R4)=0
C(Vb−Va)/R1+Vb/R3+(Vb−Vc)/R2=0
D(Vb−Va)/R1+(Vb−Vc)/R2=0
A正確答案
根據克希荷夫電流定律(KCL),節點Vb所有流出電流的代數和為零,即流向Va、地、Vc的三個分支電流總和為0。
為什麼答案是 A
正確應用KCL,完整列出節點Vb流向Va、地、Vc的三個分支電流,且皆假設為流出(符號為正),相加等於0。
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完整詳解
Pro · 無限重點 根據克希荷夫電流定律(KCL),節點Vb所有流出電流的代數和為零,即流向Va、地、Vc的三個分支電流總和為0。
找出連接節點Vb的三條支路,分別寫出流出電流:(Vb-Va)/R1、Vb/R3、(Vb-Vc)/R2,三者相加等於零即為正解。
逐選項分析
A✓ 正確
正確應用KCL,完整列出節點Vb流向Va、地、Vc的三個分支電流,且皆假設為流出(符號為正),相加等於0。
B✕ 陷阱
計算往右支路的電流時,應只看相鄰節點Vc與其間的電阻R2,不應將R4加入分母(除非將Vc視為未知且直接計算到地的總等效電阻,但此處已標示節點Vc)。
C✕
若統一假設電流流出節點Vb,則各項應為相加。此選項第三項為減號,違反了流出電流代數和為零的列式原則。
D✕ 陷阱
漏掉了從節點Vb流經電阻R3到接地的分支電流(Vb/R3),未完整包含所有連接該節點的支路。
節點電壓法(KCL)列式原則
| 步驟 | 說明 | 本題應用 |
|---|
| 1. 標示節點 | 確認所有未知與已知節點電壓 | 節點為 Vb,相鄰節點為 Va, Vc, 接地(0V) |
| 2. 假設電流方向 | 通常假設所有電流皆「流出」該節點 | 流向 Va, 流向接地, 流向 Vc |
| 3. 列出支路電流 | I = (本節點電壓 - 相鄰節點電壓) / 支路電阻 | (Vb-Va)/R1, (Vb-0)/R3, (Vb-Vc)/R2 |
| 4. 電流總和為零 | 將所有流出電流相加等於 0 | (Vb-Va)/R1 + Vb/R3 + (Vb-Vc)/R2 = 0 |
列節點方程式時,最常見的錯誤是「看太遠」或「漏看」。如選項B誤將不相鄰的R4納入計算,或如選項D漏掉了往接地方向的R3支路。只需專注於與目標節點『直接相連』的元件與相鄰節點即可。