普考申論題
108年
[電力工程] 基本電學
第 一 題
📖 題組:
一、如圖一所示之電路,輸入電壓 Vin 為弦波,虛線框框內為理想變壓器,求(一)當其獲得最大功率傳輸時,XC 應為多少?(10 分)(二)此最大功率值為多少?(10 分)
一、如圖一所示之電路,輸入電壓 Vin 為弦波,虛線框框內為理想變壓器,求(一)當其獲得最大功率傳輸時,XC 應為多少?(10 分)(二)此最大功率值為多少?(10 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
(一)當其獲得最大功率傳輸時,XC 應為多少?(10 分)
思路引導 VIP
本題主要考驗變壓器的阻抗反射、惠斯登電橋化簡,以及最大功率傳輸的諧振條件。首先判斷二次側為平衡電橋以求出等效電阻,接著將其反射至一次側並與並聯電感求出等效阻抗,最後依據電路總電抗為零(虛部相消)之原則,即可求得所需的容抗 XC。
小題 (二)
(二)此最大功率值為多少?(10 分)
思路引導 VIP
看到理想變壓器與多重負載,先將二次側的橋式電路等效化,並利用匝數比的平方將其反射至一次側以求得戴維寧等效阻抗。接著應用「最大功率傳輸定理(共軛匹配)」,判定未知負載阻抗必須等於等效阻抗的共軛複數,最後代入最大功率公式即可求解。
小題 (三)
請計算網目電流I_c。
思路引導 VIP
本題要求解左側網目電流,可直接觀察電路架構,發現10Ω與15Ω電阻為並聯關係。可利用等效電阻法先求出總電阻,再代入歐姆定律求得總電流(即網目電流 $I_c$);或採用網目分析法(KVL)聯立方程式求解均可。
小題 (四)
假設四個電阻有相同的散熱面積,那一個電阻溫度最高?
思路引導 VIP
看到題目詢問「散熱面積相同,哪一個電阻溫度最高」,應立刻聯想到這是考「實功率計算」,因為消耗功率 P 越大的電阻發熱量越多,在散熱條件相同下溫度就會越高。解題關鍵在於先分析電路拓撲(串並聯混合),求出總等效電阻與主迴路電流,再利用 P=I²R 或 P=V²/R 分別求出四顆電阻的消耗功率並進行比較。