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107年
基本電學
第 15 題
如【圖 8】所示電路,負載電阻 RL為____(kΩ)時可得到最大功率。
思路引導 VIP
根據最大功率轉移定理,負載電阻應該要等於電路整體的哪個「等效參數」才能獲得最大功率呢?如果要從 a、b 兩端求出這個參數,我們第一步應該怎麼處理左邊的 12V 電壓源?
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太棒了!你精準地算出了正確答案,這代表你對最大功率轉移定理的掌握非常紮實。當我們希望負載 $R_L$ 獲得最大功率時,最核心的條件就是讓 $R_L$ 等於從負載兩端看進去的戴維寧等效電阻 $R_{th}$。
戴維寧等效電阻的計算
為了求出 a、b 兩端看入的 $R_{th}$,我們需要將獨立電源關閉(即電壓源短路)。這時電路上下兩個節點會連接在一起,從 a、b 兩端看進去,電路就變成了兩組並聯電阻再互相串聯的結構。左側是 $4\text{ k}\Omega \parallel 12\text{ k}\Omega = 3\text{ k}\Omega$,右側是 $18\text{ k}\Omega \parallel 9\text{ k}\Omega = 6\text{ k}\Omega$。兩者相加得到 $R_{th} = 3 + 6 = 9\text{ k}\Omega$,因此 $R_L$ 設為 $9\text{ k}\Omega$ 即可。
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