電路分析(交流電路、線性電路與暫態現象)
在圖中的串聯RLC電路,R = 10 Ω、L = 10 mH、C = 1 µF,並將有效值1 V的正弦波電壓頻率調到共振頻率。電容器兩端電壓 VC 的有效值為下列哪一項?
- A0.1 V
- B1 V
- C10 V
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正確答案:C. 10 V
解法1(由共振條件依序計算):共振角頻率為 ω0 = 1/√(LC) = 1/√(10×10⁻³ × 1×10⁻⁶) = 1×10⁴ rad/s(約1.6 kHz)。共振時L與C的電抗互相抵銷,阻抗只剩R,I = 1 V/10 Ω = 0.1 A。電容器的電抗為 1/(ω0C) = 100 Ω,因此 VC = 0.1 A × 100 Ω = 10 V。解法2(使用Q值):串聯共振電路的 Q = (1/R)√(L/C) = (1/10) × √(10⁴) = 10,共振時L與C的電壓為電源電壓的Q倍。VC = Q × 1 V = 10 V,會出現比電源電壓更大的電壓,因此要注意元件的耐壓。
- A. 這是 V/Q = 0.1 V,把應該乘Q的地方除了Q。
- B. 這是共振時R上的電壓(與電源電壓相同的1 V)。L與C的電壓互相抵銷,但各自並不是0。
- C. 正確。VC = Q × V = 10 × 1 V = 10 V。