『壹』 電路中電位的計算
三個電源首尾相接,互相加強,總電動勢E為E1、E2和E3之和,即E = E1 + E2 + E3 = 12V + 15V + 12V = 39V。三個電阻串聯,總電阻R為R1、R2和R3之和,即R = R1 + R2 + R3 = 10Ω + 10Ω + 10Ω = 30Ω。根據歐姆定律,電流I等於電動勢E除以電阻R,即I = E/R = 39V / 30Ω = 1.3A。電流從電源的正極出發,因此按照電流方向,紅線代表電流順時針流動。接下來,我們使用基爾霍夫電壓定律(KVL)計算各點電位。
1. 電位基準點GND的電位為零,因此UA = 0V。
2. 電源E1產生的電位為E1,因此UB = -E1 = -12V。
3. 從GND出發,經過E1的正極到負極,電位降低E1,即UB = -12V。
4. 經過電阻R1,電位增加R1I,因為電流方向與電位降低方向相反,所以UC = UB + R1I = -12V + (10Ω × 1.3A) = -12V + 13V = 1V。
5. 經過電阻R1後,逆著電流方向走過R1,電位再次增加R1I,所以UD = UC + R1I = 1V + (10Ω × 1.3A) = 1V + 13V = 14V。
6. 經過電阻R2,電位再次增加R2I,因為電流方向與電位降低方向相同,所以UE = UD - E2 = 14V - 15V = -1V。
7. 經過電阻R3,電位減少R3I,因為電流方向與電位降低方向相反,所以UF = UE - R3I = -1V - (10Ω × 1.3A) = -1V - 13V = -14V。
8. 經過電阻R3後,順電流方向走過R3,電位不變,所以UG = UF + E3 = -14V + 12V = -2V。
綜上所述,各點電位如下:
- UA = 0V(基準點)
- UB = -12V(電源E1負極)
- UC = 1V(經過R1)
- UD = 14V(經過R1和部分R3)
- UE = -1V(經過R2)
- UF = -14V(經過R3)
- UG = -2V(電源E3負極)