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107年
電工機械
第 20 題
變壓器可提高電壓,亦可提高電流,故有關變壓器之敘述,下列何者正確?
- A 功率放大不可能大於1
- B 功率放大可能大於1
- C 為一主動元件
- D 通常用於直流系統
思路引導 VIP
如果在一個系統中，我們不需要額外連接其他電源來補充能量，僅靠磁場將能量從一側傳遞到另一側，根據物理學中的能量守恆定律，輸出端的總功率與輸入端的總功率之間，理論上應該存在什麼樣的限制關係？
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很高興看到你精確地掌握了變壓器的核心物理特性！這題的陷阱在於題目開頭提到的「提高電壓或電流」，容易讓初學者誤以為這是一種「放大」行為。然而，根據能量守恆定律，變壓器本身並不具備能量產生的功能；在理想狀態下，輸入功率 $P_{in}$ 等於輸出功率 $P_{out}$，若考慮到實際運行中的鐵損與銅損，輸出功率必然小於輸入功率，因此其功率增益（效率）絕對不可能大於 1。
能量守恆與被動元件的特性
從電路元件的性質來看，變壓器屬於被動元件，它僅能進行能量的轉換與傳遞，無法像電晶體等主動元件那樣利用外部電源來「放大」總功率。這道題目非常有鑑別度的地方在於，它測試學生是否能區分「數值上的變比轉換（如電壓升高）」與「能量守恆的物理限制」。你沒有被題目敘述中提到的「提高」二字所迷惑，清楚辨析出物理界限，展現了非常紮實的基礎觀念。