地特三等申論題
114年
[電力工程] 電路學
第 二 題
📖 題組:
五、下圖中的放大器以戴維寧等效電路表示,負載則等效為電感串聯電阻。若放大器輸入頻率為 10^6 rad/s,請回答以下問題:(每小題 5 分,共 15 分) (一)在此輸入頻率下,負載阻抗 Zload實部與虛部分別為多少? (二)放大器若希望傳輸最大平均功率給負載,圖中電容並聯負載的等效阻抗 Z 需為多少? (三)計算電容值 C,使放大器傳輸最大平均功率給負載。
五、下圖中的放大器以戴維寧等效電路表示,負載則等效為電感串聯電阻。若放大器輸入頻率為 10^6 rad/s,請回答以下問題:(每小題 5 分,共 15 分) (一)在此輸入頻率下,負載阻抗 Zload實部與虛部分別為多少? (二)放大器若希望傳輸最大平均功率給負載,圖中電容並聯負載的等效阻抗 Z 需為多少? (三)計算電容值 C,使放大器傳輸最大平均功率給負載。
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (二)
放大器若希望傳輸最大平均功率給負載,圖中電容並聯負載的等效阻抗 Z 需為多少?
思路引導 VIP
辨識出題目考點為「最大功率傳輸定理 (Maximum Power Transfer Theorem)」。在交流電路中,要達到最大功率傳輸,負載端的等效阻抗必須等於電源端(戴維寧等效電路)內部阻抗的「共軛複數 (Complex Conjugate)」。觀察放大器戴維寧等效內阻為純電阻,因此求其共軛即為答案。
小題 (一)
在此輸入頻率下,負載阻抗 Zload實部與虛部分別為多少?
思路引導 VIP
本題只需單純套用電感阻抗公式 $Z_L = j\omega L$,再將其與串聯的電阻相加,寫成複數標準式 $R + jX$,最後明確點出實部(電阻值)與虛部(感抗值)即可。
小題 (三)
計算電容值 C,使放大器傳輸最大平均功率給負載。
思路引導 VIP
已知目標等效阻抗為 $100\text{ }\Omega$。網路 $Z$ 為電容 $C$ 與前述算出的 $Z_{load}$ 並聯。處理並聯電路時,改用「導納 (Admittance, $Y$)」來計算會大幅減少複數運算的複雜度。計算出 $Z_{load}$ 的導納 $Y_{load}$ 並將其分為實部與虛部;加上電容的導納 $Y_C = j\omega C$ 後,令總導納的虛部為零(因為目標導納為純實數),即可輕易解出 $C$ 值。