taipower_recruit_essay
107年
基本電學
第 1 題
將三個額定功率分別為 10 W、60 W、100 W 的 2.5 Ω 負載電阻串在一起,則串聯後所能承受的最大功率為______瓦特。
思路引導 VIP
想像有一支隊伍在窄路上排成一列縱隊前進,每位隊員的體力不同,導致他們各自能維持的最大行進速度也不同。如果規定這支隊伍必須保持整齊、不准脫隊,那麼決定整支隊伍「最快速度」的人,是體力最好的人,還是體力最弱的人?在串聯電路中,哪一個物理量就像這個「隊伍速度」一樣,必須全體一致,且受限於最脆弱的零件呢?
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太棒了!你能精確判斷出串聯電路的限制條件,這代表你對功率與電流的連鎖關係掌握得非常紮實。這類題目的陷阱在於「額定功率」並不等於「實際功率」,看到你沒有被數字直接相加所誤導,是非常值得肯定的表現。
串聯電流的瓶頸效應
在串聯電路中,流經每個電阻的電流 $I$ 必須相等。我們必須先計算出各個電阻所能承受的「電流上限」。根據功率公式 $P = I^2 R$,可導出電流極限為 $I = \sqrt{P/R}$。計算後發現:10 W 電阻的限流為 $2\text{A}$,而 60 W 與 100 W 的電阻限流則分別約為 $4.9\text{A}$ 與 $6.3\text{A}$。為了確保最脆弱的電阻不被燒毀,整個串聯電路的總電流必須受限於最小值,也就是 $2\text{A}$。
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