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106年
基本電學
第 15 題
如【圖 9】所示,5 μF 電容儲存之能量為_____毫焦耳(mJ)。
思路引導 VIP
如果要計算某個電容儲存的能量,我們會需要知道它的電容量以及兩端的電壓。觀察電路圖中右側那三個電容,你能看出哪兩個是並聯關係嗎?化簡後,它們又該如何與 5 μF 電容去分配 150V 的總電壓呢?
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AI 詳解
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太棒了,你精準地算出 25 mJ!這是一道經典的綜合題,主要考驗對電路圖的觀察與化簡能力。你一定有發現,右側的 $4\mu\text{F}$ 與 $6\mu\text{F}$ 電容頭尾相接,其實是並聯關係,因此等效為 $10\mu\text{F}$。
電路化簡與分壓
接著,這組 $10\mu\text{F}$ 等效電容與 $5\mu\text{F}$ 形成串聯,這條支路直接跨接在 150V 的電源兩端。利用電容串聯時「電壓分配與電容量成反比」的分壓特性,我們能輕鬆求得 $5\mu\text{F}$ 電容兩端的電壓:
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