民國114年 高考三級 電信工程 電磁學考古題
民國114年 高考三級 電信工程 電磁學收錄考選部官方試題,共 5 題可線上瀏覽,考選部未公告本科目答案。
題目與答案
第1題
在自由空間中,有兩條無窮長且均勻的線電荷,其線電荷密度為 。如圖
一(a)所示,兩根半徑為a 的圓形截面、對稱且平行的導線,其軸心間距
為d,兩導線上帶有大小相等、方向相反的電荷。假設導線的半徑a 遠
小於導線軸心的距離d(即d ≫a)。請計算:(每小題8 分,共16 分)
此兩條導線的單位長度電容值(capacitance per unit length)。
根據上述結果,請求出圖一(b)所示結構的單位長度電容值。該結構為
一根半徑為a 的細導線,平行放置於一塊接地的導體平板。介質為空
氣,導線軸心與導體平板的垂直距離為h(且h ≫a)。
圖一(a)
圖一(b)
第2題
在三維直角座標軸x, y, z 中,一根導電率為σ 的金屬棒,其被彎成一個
平坦的90°圓形,其內半徑為a、外半徑為b,厚度為t,如圖二所示。
請計算此金屬棒在內半徑為a 與外半徑為b 處的兩個垂直表面之間的電
阻值。(16 分)
圖二
z
x
y
t
a
b
第3題
一個電流迴路呈現為三角形,其型狀為邊長a 的正方形的一半,如圖三
所示。該迴路中有穩定的電流I 流動,周圍介質為空氣。請計算在正方
形第四個頂點處(點P)的磁通密度向量ሬሬ⃗,包含大小與方向(流出紙面
或進入紙面)。(20 分)
圖三
第4題
兩段串接的無損耗傳輸線如圖四所示,分別連接至一個時變電壓源與一
個複數負載阻抗。根據電路中所給的各項參數,請求出兩段傳輸線交界
處的輸入阻抗(Zin1, Zin2),最後,請求出傳送至負載的實數功率。(24 分)
圖四
第5題
請寫出高斯定律、安培定律與法拉第定律的微分形式,並說明其物理意
義。在上述定律的基礎上,馬克士威(Maxwell)補充一項,使電磁理論
得以完整。請指出馬克士威所補充的項目,並說明為何需要加入該項。
(註:自由空間中介電係數為ߝ,導磁係數為 ߤ,體電荷密度為 ,電
流密度向量為ࡶ⃗,位移電流向量為ࡰሬሬ⃗,電場強度與磁通密度分別以向量ࡱሬ⃗
與ሬሬ⃗表示,向量微分運算符號為 સ
ሬሬሬሬ⃗)(24 分)