高考申論題
109年
[電力工程] 電機機械
第 一 題
📖 題組：
下圖所示之線性機（Linear machine）磁通密度B為0.5 T，方向進入紙面，電阻0.25 Ω，導體長=1.0 m，電源電壓VB為100 V。試求： (圖略：VB=100 V, 電阻 0.25 Ω, 導體長 1.0 m, 磁通 B=0.5 T 進入紙面)
下圖所示之線性機（Linear machine）磁通密度B為0.5 T，方向進入紙面，電阻0.25 Ω，導體長=1.0 m，電源電壓VB為100 V。試求： (圖略：VB=100 V, 電阻 0.25 Ω, 導體長 1.0 m, 磁通 B=0.5 T 進入紙面)
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
啟動時之初始力與初始電流為何？（10分）
思路引導 VIP
看到本題，首先要辨識出這是直流線性電動機的基本運作原理。接著應該從啟動瞬間的物理狀態切入：啟動瞬間導體速度為0，因此感應電動勢（反電動勢）為0。利用歐姆定律計算初始電流，再代入電磁力公式求得初始力。計算過程單純，時間分配上應在3分鐘內完成。
小題 (二)
若加一30 N反運動方向之力於導體，則新的穩態速度為何？（10分）
思路引導 VIP
本題測驗負載條件下的穩態分析。應該思考：什麼是「穩態」？穩態代表加速度為0，也就是電動機產生的電磁力恰好抵銷外加負載力。從受力平衡出發，反推穩態電流，再求出感應電動勢，最後推算出穩態速度。
線性電動機啟動特性
💡 啟動瞬間速度為零導致無反電動勢，產生最大初始電流與推力。
🔗 線性馬達啟動受力分析鏈
- 1 設定初始狀態 — 啟動瞬間速度 v = 0 m/s
- 2 判定感應電勢 — e = vBl = 0 V (無反電勢)
- 3 計算初始電流 — I = (V - e) / R (電流最大值)
- 4 計算電磁受力 — F = I l B (初始最大推力)
↓
↓
↓
🔄 延伸學習：延伸學習：隨速度增加，反電勢上升，電流與推力將逐漸下降。
