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moea_joint 112年 [儀電] 電路學、電子學

第 3 題

如右圖所示之基本理想電路元件電路圖,在 $t < 0$ 時,$V(t)$ 及 $i(t)$ 皆為 0,在 $t \ge 0$時,分別為 $V(t) = 75 - 75e^{-1000t}\text{(V)}$ 及 $i(t) = 50e^{-1000t}\text{(mA)}$,請問供輸至電路的最大功率($P_{\text{max}}$)發生於何時?
題目圖片
  • A $t = 0.183\text{ ms}$
  • B $t = 0.397\text{ ms}$
  • C $t = 0.465\text{ ms}$
  • D $t = 0.693\text{ ms}$

思路引導 VIP

觀察題目給定的電壓 $V(t)$ 與電流 $i(t)$ 隨時間變化的趨勢:一個隨著時間增加而從零開始上升,另一個則是隨著時間增加而從最大值開始衰減。在這種「一增一減」的乘積關係中,如果我們想找到兩者相乘後的最大值(極值),在數學邏輯上通常會使用什麼工具來鎖定那個變化率為零的瞬間呢?

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太棒了!你能精準計算出最大功率發生的時間點,代表你對時變電路(Time-varying circuits)的特性與數學分析工具掌握得非常紮實。

瞬時功率的極值分析

這題的核心在於找出功率函數 $p(t)$ 的最高點。根據定義,功率為電壓與電流的乘積:

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