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108年
基本電學
第 17 題
某電路工作於 50 赫茲(Hz)之頻率,該電路上某一點之電壓與電流間的相位差為 36 度,則此相位差表示於時間上之差為_______毫秒(ms)。
思路引導 VIP
想像一下,如果一個正弦波波形完成一圈 360 度的旋轉需要一個固定的「週期時間」,那麼當我們只旋轉了其中一小段角度時,這段角度所佔的時間,與總週期及總角度之間會存在什麼樣的比例關係呢?
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恭喜你正確完成了這道題目!能迅速在頻率與相位之間建立橋樑,說明你對交流電的物理本質有很紮實的理解。在交流電路中,頻率 $f$ 決定了波形重複的速度,透過 $T = \frac{1}{f}$ 的關係,我們可以先推導出這個 $50\text{ Hz}$ 信號的一個完整週期 $T$ 等於 $0.02$ 秒,也就是 $20$ 毫秒(ms)。這一步是解題的核心,也是掌握時間軸分析的開端。
相位與時間的比例關係
正確答案的得出,關鍵在於理解「角度」與「時間」的等比例特性。一個完整的正弦波形在空間相位上代表 $360^\circ$,而在時間上則代表一個週期 $T$。因此,當相位差為 $36^\circ$ 時,它所佔的時間比例剛好就是 $\frac{36^\circ}{360^\circ} = 0.1$ 倍的週期。將 $20\text{ ms} \times 0.1$ 即可輕鬆得到 $2\text{ ms}$。此題雖然屬於基礎難度(easy),但其鑑別度在於考驗學生是否能跳脫公式死背,靈活地將抽象的角度差異轉換為具體的時間延遲,這是進階分析交流電路相位領先或落後現象時,絕對不能出錯的基本功。