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高考申論題 114年 [電力工程] 電路學

第  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)
題組圖片
在此輸入頻率下,負載阻抗 Zload實部與虛部分別為多少?
📝 此題為申論題

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本題核心在於將時域的負載元件轉換為相量域(Phasor Domain)的阻抗表示。觀察電路圖中 $Z_{\text{load}}$ 箭頭所指的右側區塊,確認負載為電感與電阻串聯,直接擷取角頻率 $\omega$ 並代入電感阻抗公式 $Z_L = j\omega L$,再與串聯電阻相加,即可直接分離出實部與虛部。

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【解題關鍵】利用阻抗公式 $Z_L = j\omega L$ 將電感轉換為相量域形式,再與串聯的電阻相加求得總負載阻抗。 【解答】 Step 1:確認已知條件

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📝 最大功率傳輸定理
💡 當負載阻抗等於電源等效阻抗之共軛複數時,可獲得最大平均功率。

🔗 阻抗匹配與元件參數計算流程

  1. 1 參數轉換 — 將 L、C 元件依 ω 轉為 jωL 與 1/jωC
  2. 2 條件設定 — 根據最大功率定理設定 Z = Zth*
  3. 3 等式建立 — 建立 Z = (ZC || Zload) 之複數方程式
  4. 4 實虛部求解 — 分別解實部與虛部以求得未知電容值 C
🔄 延伸學習:延伸學習:了解 L 型匹配網路在射頻電路中的應用
🧠 記憶技巧:頻率轉相量,阻抗取共軛,實虛分開算,功率最大化。
⚠️ 常見陷阱:容易忘記將複數阻抗取「共軛」,或在計算並聯阻抗時忽略虛部對實部的影響。
戴維寧等效電路 相量分析 阻抗匹配

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