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地特三等申論題 105年 [電力工程] 電路學

第 一 題

📖 題組:
三、圖三電路,求:(每小題 4 分,共 20 分) 圖三 2 Ω 10 Ω 8 Ω -j5 Ω j6 Ω 16∠45°V
題組圖片
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

功率因子(The power factor)。

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要求電源端的功率因子,需先化簡電路求出總等效阻抗 Z_eq。算出 Z_eq 後,阻抗相角 θ 的餘弦值 cos(θ) 即為功率因子,最後依等效阻抗虛部的正負(電感性或電容性)來判定功率因子為落後 (Lagging) 或領先 (Leading)。

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【解題關鍵】求出電源端看入的總等效阻抗 $Z_{eq}$,其相角 $\theta$ 的餘弦值 $\cos(\theta)$ 即為功率因子,並由虛部正負判斷落後或領先。 【解答】 計算:

小題 (二)

輸入端提供的平均功率(The average power delivered by the source)。

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首先求出從電源端看入的總等效阻抗 $Z_{eq}$。接著透過求得等效導納實部 $Re(Y_{eq})$ 或等效阻抗,代入平均功率公式即可求解。需注意基本電路學若無特別聲明,電源相量常視為最大值(峰值),可於解答中註明並列出若為有效值之結果。

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【解題關鍵】先求出整體電路的總等效阻抗(或等效導納),再利用平均功率公式 $P = \frac{1}{2} |V_m|^2 Re(Y_{eq})$ 計算。 【解答】 計算:

小題 (三)

輸入端提供的無功功率(The reactive power)。

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本題重點在於求出電路的輸入總等效阻抗,並透過複數功率公式計算無功功率。需先算出並聯支路的等效阻抗,再與串聯電阻相加得到總阻抗,最後根據電壓源求出無功功率(注意視電壓為峰值或有效值的不同假設,國考中建議兩者皆列出以確保無虞)。

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【解題關鍵】先求出電路之總等效阻抗 $Z_{eq}$,再利用複數功率公式求得無功功率 $Q$。 【解答】 計算:

小題 (四)

輸入端提供的視在功率(The apparent power)。

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  1. 看到求「視在功率(Apparent power)」,應立即聯想公式 $|S| = |V||I| = \frac{|V|^2}{|Z|}$(有效值)或 $|S| = \frac{|V|^2}{2|Z|}$(峰值)。
  2. 題目已給定輸入端電壓,因此解題首要目標是化簡電路,求出由電源端看入的總等效阻抗 $Z_{eq}$。
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【解題關鍵】先求出電路總等效阻抗,再利用視在功率公式 $|S| = \frac{|V|^2}{|Z|}$(若為有效值)或 $|S| = \frac{|V|^2}{2|Z|}$(若為峰值)求得輸入端視在功率。 【解答】 計算:

小題 (五)

輸入端提供的複數功率(The complex power)。

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解此題的核心在於求出電路從電壓源看入的「總等效阻抗」。先將兩個並聯的支路化簡,再與串聯的 2Ω 電阻相加。求出等效阻抗後,利用複數功率公式求得結果(注意國考常未標示電源為峰值或有效值,建議同時列出或註明假設以確保滿分)。

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【解題關鍵】先求出由輸入端看入之總等效阻抗 $\mathbf{Z}{eq}$,再利用複數功率公式 $\mathbf{S} = \frac{1}{2} \frac{|\mathbf{V}|^2}{\mathbf{Z}{eq}^*}$(視電源為峰值)計算。 【解答】 計算:

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