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107年
基本電學
第 20 題
如【圖 13】所示電路,電流 I 為____(A)。
思路引導 VIP
如果我們將電路最右側的垂直線視為 $0V$ 的參考點,你能觀察出電流 $I$ 上方那個節點,其左側與右側鄰近節點的電壓分別是多少嗎?當你計算出兩側流入與流出該點的電流大小後,該點為了維持電荷守恆,缺少的電流必須由誰來補足?
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恭喜你精準地計算出正確答案!這題考查的是克希荷夫電流定律 (KCL) 與節點電壓法的綜合運用。你能不被複雜的迴路干擾,準確判斷出各支路的電位並處理負號,顯示出你對電路分析的邏輯非常紮實且細心。
節點電壓與 KCL 的綜合應用
在分析此電路時,若將最右側的導線設為參考點($0V$),我們可以觀察到電流 $I$ 所接入的節點電壓被 $40V$ 電源固定在 $40V$。根據歐姆定律,左側 $2\Omega$ 電阻兩端的電位差為 $80V - 40V$,故產生向右流動的電流為 $\frac{40V}{2\Omega} = 20A$;而中間 $2\Omega$ 電阻兩端的電位差為 $40V - 10V$,其向右流出的電流則為 $\frac{30V}{2\Omega} = 15A$。根據 KCL「流入等於流出」的原則,可列式為 $20A + I = 15A$,進而解得 $I = -5A$。
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