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Chapter 9 基本交流電路

微波爐
4 延伸知識
在 追求 快 速的 現 代 社會， 隨 著生 活 步 調
的加快，食物烹煮的方法也儘可能的快速便
藉由生活中的小知識增
利，因此微波爐（microwave oven）與電磁爐
加學生對基本電學的親 （induction cooker）的使用已是非常普遍。
微波爐的加熱原理，可見圖 (1) 所 示，
近感。
右上方有一產生微波的元件稱為磁控管
（magnetron），當磁控管受到電流衝擊後就會
產生振動的微波，此振動微波透過金屬導波管
傳至金屬葉片攪拌器，並透過攪拌器將微波均 圖 (1) 微波爐構造圖
勻的散發至微波爐爐室之金屬內壁上，經不斷
反射直至微波與食品中的水分子產生共鳴。
微波爐產生的微波功率介於 600 W ～ 2000 W 之間，其磁控管發射的微波頻率為
2450 MHz，換算出的微波波長約為 122 mm，則置於微波爐爐室的食品水分子，會以每秒
鐘 24.5 億次的變化頻率進行振盪，水分子因此快速旋轉並相互碰撞、磨擦而產生熱能，這
7 種振盪產生的熱能，在食品的內外各部分幾乎是同時發生，食品就是透過此磨擦熱能而在
5 學習目標回顧
很短的時間內，把整份食物加熱煮熟。
強調各章節重要的觀念，使學生可以再進
7- 1 RC 暫態電路 電磁爐
1. RC 充放電暫態電路及時間常數 行一次複習。
電磁爐的加熱原理，可見圖 (2) 所示之構造圖，
項目 RC 充電 RC 放電
其加熱原理主要是利用電磁感應加熱（induction
電路圖
heating）的技術，先由電磁爐內的「橋式整流器」
時間常數 時間常數 τ=RC；達穩態所需時間 t=5τ=5RC 將插座上的交流電整流成直流電，再藉由「功率晶
6 課後習題
2. RC 充電 體」將直流電變流成頻率約 20 kHz ～ 27 kHz 的高
項目 公式 t=0 開始充電 t=1τ 充電期間 t ≥5τ 穩態 週波電流，流經「陶瓷面板」下的「電磁線圈」。
0 E
v C (t) E (1-e -t ／ RC ) 0.632E（上升）
（視同短路） （視同開路） 圖 (2) 電磁爐構造圖
讓學生思考正在學習的內容，協助教師理
v R (t) Ee -t ／ RC E 0.368E（下降） 0 高週波電流依頻率的變化，電流每秒鐘會有兩
E E E
i (t) e -t ／ RC 0.368 （下降） 0 萬次以上的方向改變，導致由電磁線圈產生的磁力線，其方向也跟著改變，放置在這個交
R R R
解學生吸收度，幫助學生釐清該章觀念。
變磁場上的鐵質鍋具，其鍋底因而受到交變磁場的感應，會以下列兩種物理現象在鐵質鍋
3. RC 放電
項目 公式 t=0 開始放電 t=1τ 放電期間 t ≥5τ 放電完畢 具內轉化成熱能：
v C (t) Ee -t ／ RC E 0.368E（下降） 0
v R (t) -Ee -t ／ RC -E -0.368E（負向上升） 0
i (t) - E R e -t ／ RC - E R -0.368 E R （負向上升） 0
7- 2 RL 暫態電路
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4.RL 充放電暫態電路及時間常數
項目 RL 充電 RL 放電
7
電路圖
基本電學(下)ch9.indd 155 2019/10/25 上午 11:46:58
時間常數 時間常數 τ= L ；達穩態所需時間 t=5τ=5 L
R
一、選擇題（ 表示進階題型） R
封面人物：
32 7-1 1. 某 RC 串聯電路，其電容器初始電壓為零，當時間 t=0 秒時加入直流電壓
開始充電，則當 t=RC 秒時，電容器之端電壓可達到充電穩態電壓之百分
比為何？ 若甄．17 歲
基本電學(下)ch7.indd 32 (A) 36.8% (B) 65.3% (C) 63.2% (D) 72.3%。 2019/10/4 上午 10:15:25
2. 如圖 (1) 所示之 RC 串聯電路，當電路達到穩態時，電容兩端的電壓值為何？ A 型／雙魚座
(A)10 V (B)8 V (C)7 V (D)2 V。
謹慎細心，
有敏銳的
圖 (1) 圖 (2) 圖 (3)
觀察力
3. 如圖 (2) 所示之電路，電容的初始電壓為 30 V，則開關 S 閉合之瞬間，流
經電阻的電流為何？
(A) 1.1 mA (B) 1.8 mA (C) 3.5 mA (D) 5 mA。
4. 如圖 (3) 所示，電路時間常數（τ）為何？
(A) 1 ms (B) 2 ms (C) 3 ms (D) 6 ms。
5. 續上題，穩定後（t →∞），3 μF 電容之端電壓為何？
(A) 33.3 V (B) 50 V (C) 66.6 V (D) 100 V。
6. 一 RC 電路，接至 100 V 直流電源，於 0.2 秒後此電容器充電完成，則在充
電完成後之電流為何？
(A) 5 mA (B) 1 mA (C) 1 A (D) 0 A。
7. 在圖 (4) 之電路中，開關閉合前，電容器沒 S 3 Ω I
有儲存能量。在開關閉合後的瞬間，電流 I ＋ t = 0
為何？ 60 V － 3 F 3 Ω
(A) 0 A (B) 5 A (C) 10 A (D) 20 A。 ⅳ
圖 (4)
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