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地特三等申論題 105年 [電力工程] 電路學

第 二 題

📖 題組:
一、圖一電路,求:(每小題 10 分,共 20 分) 圖一 3 Ω 2 Ω 50 V 6 Ω 10 Ω 0.5 vx vx a b
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

a-b 端之諾頓等效電流源與電阻,並畫出等效電路。

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這是一道包含相依電源的諾頓等效電路求值題。解題關鍵在於分別求出『短路電流 (I_sc)』與『諾頓等效電阻 (R_N)』。由於電路中含有相依電源,計算等效電阻時建議將獨立電壓源短路,並在 a-b 端外加測試電壓來推導;你會發現此題設計得很巧妙,10 歐姆電阻左側的等效電阻剛好為無限大。

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【解題關鍵】利用節點電壓法求出 a-b 端的短路電流,並透過「外加測試電壓法」求出含有相依電源的諾頓等效電阻。 【解答】 計算:

小題 (一)

a-b 端之戴維寧等效電壓源與電阻,並畫出等效電路。

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面對含有相依電源的電路,求戴維寧等效電路時需特別注意:不可將相依電源直接關閉。應先利用節點分析法求出 a-b 端的開路電壓即為等效電壓(Vth);接著關閉所有『獨立電源』,透過外加測試電壓(Vt)求測試電流(It)的方式,計算等效電阻(Rth = Vt/It)。

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【解題關鍵】利用節點電壓法求解開路電壓 Vth,並利用外加測試電源法求戴維寧等效電阻 Rth,處理時保留相依電源並代入其控制變數關係。 【解答】 計算:Step 1 求戴維寧等效電壓(Vth)

📝 諾頓等效電路分析
💡 含有相依電源之電路的諾頓等效轉換與求解技巧

🔗 諾頓等效電路標準求解程序

  1. 1 短路求 In — 將 a-b 端短路,計算流經短路路徑的電流
  2. 2 電源歸零 — 獨立電壓源短路、獨立電流源斷路(保留相依源)
  3. 3 測試源求 Rn — 端點外加 Vt 求 It,得 Rn = Vt / It
  4. 4 並聯繪圖 — 將 In 與 Rn 並聯連接至 a-b 端點
🔄 延伸學習:延伸學習:利用 Vth = In * Rn 快速進行戴維寧與諾頓等效轉換。
🧠 記憶技巧:諾頓短路求電流,電阻外加測試源,獨立電源要歸零,並聯畫出等效圖。
⚠️ 常見陷阱:在計算等效電阻時,忽略相依電源的存在而直接使用電阻串並聯公式;或是混淆戴維寧與諾頓的等效結構(諾頓應為並聯)。
戴維寧等效電路 節點電壓法 相依電源分析 最大功率傳輸定理

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