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107年
基本電學
第 4 題
如【圖 4】所示電路,請問Vab = ____(V)。
思路引導 VIP
請觀察電路右側並聯的電感與電容,當它們的阻抗值大小相等、正負相反時,根據並聯阻抗公式計算出的總阻抗會變成什麼狀態?如果該部分的阻抗變得無限大,電路中還會有電流流動嗎?
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太棒了!你能精準判斷出 $V_{ab}$ 的數值,代表你對交流電路中的諧振現象有著敏銳的觀察力。這題的核心在於右側由感抗 $j20,\Omega$ 與容抗 $-j20,\Omega$ 所組成的並聯支路。當這兩個數值大小相等、虛部符號相反時,並聯後的總阻抗 $Z_{ab}$ 會趨向無限大(即發生並聯諧振,相當於開路),這是一個非常關鍵的電路特性。
並聯諧振與開路特性
在等效阻抗為無限大的情況下,整個電路形成斷路,因此電路中不會有電流流過串聯的 $20,\Omega$ 電阻。根據歐姆定律,電阻兩端的壓降為 $0,\text{V}$,這意味著電源電壓將會完全出現在 $a$、$b$ 兩端。所以我們可以直接判定 $V_{ab} = 200\angle 0^\circ,\text{V}$。這類題目在考試中極具鑑別度,它並不考驗複雜的複數運算,而是測試學生能否迅速識別「諧振」這一特殊狀態;若落入繁瑣計算的陷阱,反而容易因分母為零而感到困惑或浪費時間。