六年制學程/01/2014.06.11

基本電路

基本理解

• 金屬
  1. 金屬光澤
  2. 延展性
  3. 導熱
  4. 導電
• 庫侖(C)，為6.24×10¹⁸顆電子的帶電量。
• 電源：簡易比喻：為每顆自由電子供定量的能量水(動)；提供每顆電子(或每庫倫電子)，固定的動能。
• 電阻：簡易比喻：自由電子爬山。微觀描述：每當自由電子與晶格發生碰撞，其動能會遭受損失，以熱能的形式將能量釋放，所以，電子的平均移動速度是漂移速度，即電流大小。在現實中，物質的原子排列不可能為完全規則，因此電子在流動途中會被不按規則排列的原子散射，這是電阻的來源。一個具有完美晶格的金屬晶體，週期性結構沒有偏差，熱運動足夠微小，自由電子於「連續空軌域」中平滑移動，則這晶體的電阻等於零，此即為超導體。
• 電流：電子的流速，即某一點斷面上所有電子的平均移動速度。
• 回路中，電阻加倍，電流減半。
• 回路中，電池加倍，電流加倍。
• 一完整回路中，所有升電壓總和(電源所提供)=所有降電壓總和(電阻耗去)。
• 一點，每秒所有流入此點的電子＝每秒所有流出此點的電子；所有流入此點的電流＝所有流出此點的電流。

簡要定義

• 電量：庫侖(C)，為6.24146×10¹⁸顆電子的帶電量。電子帶電量為1.6021892×10^-19庫侖，
• 電流：安培(A)，導體斷面每秒通過一庫倫的流量。測電流時找一點，電流計一端接斷面的左邊，另一端接斷面右邊。
• 電壓：伏特(V)，兩點間每庫侖作功多少焦耳。測電壓時找兩點，電壓計一端接第一點，另一端接第二點。　
• 電功率：瓦(W)，兩點間每秒作功多少焦耳。
• 電阻：歐姆(Ω)，兩點間的電壓除以通過的電流。電壓=電流*電阻。

復習：

• 能量：焦耳(J)，所有過程皆守恆的量。一卡耳約 4.2 焦耳。

電路的基本觀念

一個簡單的電路，其中的電流以小寫字母 i 表示。電壓(v)、電阻(R)和電流(i)之間會有v=iR的關係，也就是歐姆定律

1. 沒有回路就沒有電流。
2. 電源的作用是提供每顆電子(或每庫倫電子)，固定的動能；不是提供固定大小的電流。有如給每一個通過的大力水手(電子)一罐固定能量的菠菜精。但每秒會有幾個大力水手通過電源，卻不固定。對電池來說，每秒越多個大力水手通過電池，菠菜精越快拿光光。但對插頭來說不是這樣。
3. 電路中的任一回路「圈」，諸電源的總供電(提供電壓)，恰好等於諸電阻的總耗電(消耗電壓)。即電子繞一圈來，充了電能，又用掉電能。
4. 電路上任一「點」，流入的總電流恰好等於流出的總電流。
5. 當時搞錯了，以為是正電荷在流動，所以電流方向，和電子流方向相反。現在科學家和各國政府也沒魄力改過來。(如下圖)

簡圖表示出常規電流的流向和電子的流向。正電荷（紅線）從電源的正極移動到負極，而電子（綠線）則從負極移動到正極。

歐姆電路的數值解法

1. 分解出一個個回路。
2. 找出每個回路的電源，諸電源能提供的電壓加總。
3. 找出每個回路中電阻，諸電阻加總。
4. 每一個回路中的總電壓除以這個回路中的總電阻，即為電流。
5. 合併各回路的電流。

電力計算

基本公式

1. E=W*T，電能(焦耳)=電功率(瓦)×時間(秒)
2. W=V*I，電功率(瓦)=電壓(伏特)×電流(安培)
3. V=I*R，電壓(伏特)=電流(安培)×電阻(歐姆)

電費計算

• 市電插頭送出每庫倫 110 焦耳的電能，繞行電器一週後，庫倫電子耗去電能 110 焦耳。
• 每度電是 3600000 焦耳，即 360 萬焦耳。
• 電費表
• 家用電器表
• 並聯電路延長線分出許多迴路，但每一迴路電壓不變：

PhET

• 電池電阻電路
• 歐姆定律
• 電阻
• 直流電路
• 交流電路

題目

• 後中題目
• 國中基測題目
• 國中理化試題
• 多元評量

四則

• 減法是加法，加負數。
• 除法是乘法，乘分數。
• 零不得為分母。
• 等量公理：
  1. 等號兩邊可同加一個相同的數，等號仍成立。
  2. 等號兩邊可同減一個相同的數，等號仍成立。
  3. 等號兩邊可同乘一個相同的數，等號仍成立。
  4. 等號兩邊可同除一個相同的數，等號仍成立。