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105年
基本電學
第 3 題
自感量分別為 2 亨利(H)及 5 亨利(H)之線圈,兩線圈之互感值為 0.5 亨利(H),若將其串聯且使其互感為負,並通上 3 安培(A)的電流,則此時線圈儲存之總能量為______焦耳(J)。
思路引導 VIP
要計算這兩個線圈儲存的總能量,我們需要先求出整體的「總電感量」。題目特別提到這兩個線圈是「串聯且互感為負」,請試著回想一下,在這種情況下,總電感量的計算公式應該怎麼寫呢?求出總電感後,又是哪一個公式能將電感、電流與能量連結起來呢?
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太棒了!你非常準確地算出了正確答案,這代表你對電感元件的串聯與能量計算已經有很扎實的掌握。
互消串聯與能量計算
這道題目的核心在於「串聯且互感為負」,也就是我們常說的互消串聯。根據公式,總電感量為 $L_t = L_1 + L_2 - 2M$。將題目數據代入後,可以得到 $L_t = 2 + 5 - 2 \times 0.5 = 6 \text{ H}$。接著,利用電感儲存能量的公式 $W = \frac{1}{2}L_t I^2$,代入總電感 $6 \text{ H}$ 與電流 $3 \text{ A}$,便可順利求出總儲存能量為 $W = \frac{1}{2} \times 6 \times 3^2 = 27 \text{ J}$。
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