電路分析(交流電路、線性電路與暫態現象)

在圖(a)的電路中,R = 10 Ω,使用的角頻率下電容器的電抗為 1/(ωC) = 10 Ω,輸入電壓為 vin = 10∠0° V(有效值)。從輸出端子看進去的戴維寧等效電路之內部阻抗 Zth 為下列哪一項?

RC低通濾波器與RC高通濾波器 (a) vin vout R C (b) vin vout C R H(s) = 1/(1 + sRC) H(s) = sRC/(1 + sRC)
RC低通濾波器與RC高通濾波器 · 在圖解集中查看
  1. A5 + j5 Ω
  2. B5 − j5 Ω
  3. C10 − j10 Ω
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正確答案:B. 5 − j5 Ω

解法1(並聯公式):將電壓源短路後,從輸出端子看進去 R 與 ZC = −j10 Ω 為並聯,因此 Zth = R ZC/(R + ZC) = (10 × (−j10))/(10 − j10) = 5 − j5 Ω。解法2(導納相加):Y = 1/10 + 1/(−j10) = 0.1 + j0.1 S,因此 Zth = 1/Y = (0.1 − j0.1)/0.02 = 5 − j5 Ω。等效電壓為開路電壓,由分壓得 Vth = 10 × (−j10)/(10 − j10) = 5 − j5 V ≈ 7.07∠−45° V。只要使用阻抗與相量,與直流相同的戴維寧定理也能直接用於交流。

  • A. 虛部的符號相反。含電容器的並聯電路呈電容性,虛部為負。
  • B. 正確。Zth = R 與 ZC 的並聯 = 5 − j5 Ω。
  • C. 10 − j10 Ω 是 R 與 ZC 的串聯,忽略了電壓源短路時兩者成為並聯。
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