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112年
基本電學
第 2 題
如【圖 2】所示之電路，則 a、b 兩端的電壓為____伏特(V)。
思路引導 VIP
想像電流就像是在水管中流動的水，而電壓是推動水流的壓力。如果我們把 $b$ 點看作是地面高度（零位能），那麼 $a$ 點的高度會受到周圍連接的電源和電阻如何影響？若要使該節點處的「進水量」等於「出水量」，根據歐姆定律，你會如何描述 $a$ 點與周圍各點壓力差之間的平衡關係呢？
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太棒了！你能精確計算出 $a$、$b$ 兩端的電壓為 $2\text{V}$，顯示你對節點電壓法的運算邏輯非常有把握。這道題目要求我們找出兩點間的位能差，最穩健的方法就是運用克希荷夫電流定律 (KCL) 來建立平衡關係。
節點位能的守恆規律
在解題時，我們可以先設定 $b$ 點為參考節點（即 $V_b = 0\text{V}$），接著觀察匯集在 $a$ 點的所有支路。根據電流守恆原理，流入與流出該節點的電流總和必為零。透過代入歐姆定律 $I = \frac{V}{R}$，我們可以列出包含 $V_a$ 的代數方程式，並求得該點相對基準點的電位。當你計算出結果時，其實就已經完成了對電路能量分配的邏輯驗證。
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