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電學概述-1

1.電的單位

    相關計算公式   

    1) V=IR   (換算) I=V/R  R=v/I (如果I=V/R ,R=0,將造成短路)

   2) I=Q/t =1 A (Q為庫倫,t為秒數)

    3)R=ρⅹ L/A  (ρ:電阻率 ,L:長度 ,A :面積)

     1/ρ=σ(導電率)

     4)電能轉熱能

        H=I²*R*t (做功,單位焦耳J)

      H=0.24*I²*R*t  (焦耳轉熱能,單位cal) ; 1J=0.24 cal

        H=VI=W(功率) ; 1W=J/S

    電壓,電阻,電流的比喻 :

      

        *整體比喻 :

          電壓有如水庫,水量累積越多,壓力越大.

          電流有如水庫洩洪的水.電子在流動時會產生熱,熱的程度便為瓦特

          電阻有如水庫的牆,水管

          當電阻大,輸送的的管道充滿阻礙,這時電流量會變小,但電的流動速度會增快(電壓要上升),以達到同

           樣輸出功率

    V:電壓

           指電的壓力,推動電子在電路中運動的力量 (電動勢EMF)

           例 : 電器標明125V 6A,指的是此電器耐壓的程度為125V(伏特)   

          

     I:電流-安培(A)    1)指每一秒鐘流過多少庫倫的電子,有如馬路大小

                                   2)1A : 指每秒鐘以1庫倫比率一動電荷量時所流之電流大小.

                                   3)一個電子所具備電荷為1.6*10(負19次方),故1庫倫的電荷即有1/1.6*10(負19次 

                                         方),也就是說擁有6.25*10(18次方)個電子的電量

                                   4)電線走火 : 便是安培數與電壓超量.產生高溫,造成導線熔化. 

                                   5)電流特性 : (電路特性)

                                       當導線連接接觸在一起時,電流會直接經由電阻最小的線路回到電流源( 這是電流

                                        的特性 ,換個方式說...大家都比較喜歡走大路,不喜歡走很窄的路!! 所以電流也

                                        是這特性。

                                        電源+負載,此為電氣電路

                                         所以人會觸電是因為人的電阻比負載小,電便由身上而過.

                                   

     R:電阻 單位 :歐姆 

        1)表示對於自由電子量阻止的程度       

        2)電阻對於電流與功率有一額定大小,如過超出甚多,電阻將會燒毀或損壞.

     P:瓦特(電功率:發熱的程度) 單位:(W)

        每秒鐘轉換,使用或耗散的能量的速率

        功率(瓦特)=電流(安培) x 時間(秒)

        VA(伏安) :VA(伏安)不等於W(瓦)

                               是因為在交流電中的電感(容)性負載,會造成電壓與電流之相位差.

                               使電壓與電流不同時存在而做虛功.

                                所以計算交流電功率時,必須乘以cos(相差角).         

     W : 電能 單位 :焦耳 (J)

         焦耳(J)﹕l牛頓的外力作用於物體時,若物體沿作用力方向的位移1公尺,則此外力對物體作功的

         大小為1焦耳,即 1牛頓╳1公尺=1焦耳

     Hz : 60Hz是「每秒鐘變換60次」

          是頻率的單位,X Hz就是每秒X次的意思,舉凡是波就有頻率有週期

          台電供給的電之一次交替變化為60Hz (如下圖)

       

     2.完整電路 : (四元件)

    電源 G : 1)供給電源的來源(台電)

                    2)產生電能的設備(發電機)

    負載 Load :消耗電能的產品 (電鍋,冷氣,電燈)

    **可由產品端來反想需求的電力

    導線 :傳輸電能

              1)良導 :電子少

              2)不良導 :電子數多,要有很大的能量外力才能撞出電子

    

  

       開關 :控制電能傳輸 (S.W)開關

  

       1)常開 : 按了才會動,"吋動"開關,目的 : 調整機器用

       2)開了後會通電卡住

3.短路

    一個正常的電路,不經負載(消耗電力)便回來供電源頭.

    可使用公式V=IR應證

    當電阻趨近於0的時候 (並未到0) ,此時I就會變的無限大.所以短路會造成電流變成無限大,而損毀電

    路保護套,引起火災等等

    此外如果電源接上去的東西負載太低的話也稱之為短路

 

4.電位   

       1)電能是位能的一種,也就是這種能量和「位置」有關。在重力位能中,位置越高、質量越大的物體

           重力位能越大。在電位能中,則是電位(電的位置)越高、電量越大的物體電位能越大。

           (電量是指帶電的多寡,單位是庫侖)。

       2)電位是以正電來定義的。如果有一個正電在某個電場中自由的「落下」了,那麼那個正電就是往

         「低電位」的方向加速移動;反方向就是所謂的「高電位」的方向。如圖所示,一個自由正電在此

           電場中,會向左方加速,代表左方是低電位,右方是高電位。造成電位高低的原因是因為正負電

           荷。在正電荷附近是高電位;遠離正電荷則是低電位,負電荷附近則是低電位;遠離負電荷則是高

           電位。負電荷則是從低電位往高電位移動。

  

圖、電位的定義

       3)如果施力將圖中的正電荷向右等速度推過去,位能就會升高。如果我推的越遠,這個電荷所具有的

 

          位能就越高。如果電荷數越多或者電場越強,位能也會越高。

     

       4)簡單定義為 :任意點電壓大小為該點電位

       

 

    電位差

      

          每庫侖的電荷在電場中的任意兩點所具有的電位能差距就是電位差V。電位差用來表示在這樣的電場中,一庫侖的正電在不同位置時的電位能差距

 

 

   

           無論是低電壓(0~220V)或高電壓(11180V~11400V),因電壓差的關係,兩條電線間皆為220V的電壓能力.  

           

   

     等電位

 

    因兩條線電壓都相同,無電壓差,所以電流不會流動

  

      

 6.如何發電

    1)發電的方法有許多種:

       摩擦生電 : 靜電 

                          是一種物理現象  

                           氣干燥情況下非常多見。天氣干燥時,化纖衣物、地毯、坐墊、牆紙等受到摩擦,都會   

                            產生靜電。據測定,人在地毯上行走,產生的靜電電壓超過2000伏特;穿或脫化纖純滌

                            綸衣服時的瞬間,電壓可達5萬~10萬伏特。當靜電電壓達到2000伏特時,人的手指就

                           會有所感覺;超過3000伏特時,就會產生電火花,手指尖會感覺到針刺樣疼痛;超過

                           7000伏特時,不僅身體會有被電擊的感覺,正常的心電傳導都會受到影響  

       熱生電 : 加熱後電子會移動,產生電位差

       光生電 : 光照於一物質上,該物質上的電子會跑向下層另一物質(必須為異物質),產生電子移動

       壓力生電 : 一外力往一物壓下,中間受壓的電子會往兩端跑

       化學生電  : 電瓶是利用化學原理來產生電

                           把一片鋅和一片銅插到檸檬里,再接上電線,把接到銅一頭的電線接到1。5V燈泡的正

                          方,把接到鋅的電線接到燈泡的負方,燈泡就亮了。這就是一個小電瓶,原理和轎車用的

                           電瓶一樣。

       磁生電    :   磁生電概述

                         a.利用一個線圈與一個磁鐵,會在動作中產生感應電壓.

                          b.是由電子朝同一方向運動而產生的,如果電子為朝同一方向亂動,便不會產生磁

 

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