Transcript 課程名稱：電壓與電流 編授教師： 中興國中 楊秉鈞  簡單電路 基本電路 電路三必要元件  電路三必要元件： 電源 、 導線 和 電器 。 （1）電源：提供電能 （2）導線：傳遞電能 （3）電器：消耗電能 電器 電線 燈泡 電池 開關 電源 導線.

課程名稱：電壓與電流
編授教師：
中興國中 楊秉鈞
 簡單電路
基本電路 電路三必要元件
 電路三必要元件： 電源
、 導線
和
電器
。
（1）電源：提供電能 （2）導線：傳遞電能 （3）電器：消耗電能
電器
電線
燈泡
電池
開關
電源
導線
常見電路元件符號
燈泡
伏特計
電池
檢流計
開關
保險絲
導線
交流電
電阻
可變電阻
安培計
基本電路圖
 電路三必要元件： 電源
、
電器 和
導線
。
通路與斷路
 通路：燈泡亮時，導線將電源與電器連接成 封閉迴路
。
 電能由電池傳遞出，經導線送至燈泡，又再回到電源
 斷路：導線、電源與電器連接成 非封閉迴路 ，燈泡不亮。
斷路
通路
短路
 短路：電能由電池傳出，沒有經過電燈消耗就回到電池
 短路可能造成的結果：
（1）導線瞬間流經的電流過大，導致過熱而發生 電線走火
（2）使線路上的電器或電池 過熱或損毀
。
甲
 甲 燈泡不亮
（短路）
（媒體：1，32”）
甲
 甲 燈泡過熱
或燒毀
乙 燈泡不亮
（短路）
。
乙
 電池過熱
（短路）
電路元件的聯接 串聯
 電器串聯：電器連成一條沒有分支的電路 （媒體：1，1’09”）
 串聯電路上，若任一電燈損壞，因成 斷路 ，其他電燈也無法使用
 電池串聯：電池連成一條沒有分支的電路
 串聯電路上，若任一電池損壞，因成 斷路 ，其他電池也無法使用
 電池同向串聯時，燈泡最亮
（媒體：2，1’10”）
手電筒內的電路
開關
 開關向前推，電路成通路，小燈泡會發亮。
開關
 開關向後推，電路成斷路，小燈泡就不亮。
串聯示意圖
按下開關
兩個燈泡都發亮。
取下一個燈泡
另一個不會發亮。
電路元件的聯接 並聯
 電器並聯：電器連成一條有分支的電路
 並聯電路上，若任一電燈損壞，其他並聯上之電燈仍能發亮
 家用的電器都採用 並聯 連接方式
 電池並聯：電池連成一條有分支的電路
 並聯電路上，若任一電池損壞，其他並聯之電池仍能使用
 電池同向並聯時，燈泡亮度相同
（媒體：1，58”）
（媒體：2，23”）
（媒體：3 ）
並聯示意圖
按下開關
兩個燈泡都發亮。
取下一個燈泡
另一個仍會發亮。
燈泡的構造與使用
 上圖的燈泡連接方式，哪些小燈泡會亮？
ac
。
範例解說
1.如圖，五個燈泡的連結電路，其中會發亮的有幾個？ B
(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5。
通路
斷
路
 由電池作迴路, 迴路上的電燈會發亮
。
範例解說
2.在甲、乙、丙三個電路中，每個電路有A 、B 兩個燈泡，
按上開關後，依圖的電路圖回答下列問題：
(1) 甲電路中， A、B 燈泡會亮； 無 不會亮。
(2) 乙電路中， B 燈泡可能會亮； A
不會亮。
(3) 丙電路中， B 燈泡會亮； A
不會亮。
 A、B 通路
 A 短路
B 短路過熱
或燒毀
 A 斷路
B 通路
範例解說
3.如圖中，四個燈泡（1、2、3、4）完全相同，則：
（1）如圖，會亮的是 2、3、4 。
（2）只按下（接通）K2，會亮的是 3、4
。
（3）只按下（接通）K1，會亮的是 1、2、3、4 。
3、4
（4）同時接通 K1、K2，會亮的是
。
範例解說
4. （ B ）淑怡有一組燈泡，共9 顆燈泡，欲繞在耶誕樹上，如附圖所
示。若在燈泡組的電路上裝定時開關，藉由開關的定時切換
，使其中一圈燈泡產生亮、暗交替的閃爍效果，而其他兩圈
燈泡仍然持續發光，不受影響。下列哪一組燈泡的線路設計
，最符合上述要求？
（B）
（A）
（C）
【 94 基測 】
（D）

電位與電壓
重力位能的儲存
 重力位能儲存：
一個質量 m 公斤物體，施以一外力將物體等速提高至高處 h 公尺處：
mgh
 外力對物體作 正 功
。
 物體自外界 得到 能量，物體將此能量儲存為 重力位能
。
 F W  mg
h
W  mg
W  FX  mgh
F  m g  U  m gh
電位能的儲存
 電位能儲存：
一個正電荷物體，由如圖的電場中，由 A 點等速移至 B 點：
 需施以一外力，外力對物體作 正 功。
 正電荷物體自外界 得到 能量，物體將此能量儲存為 電位能 。
B
正電荷
受靜電力 F 吸引
r
F'
高電位能
欲使正電荷
由 A 點移至B 點
需抵抗靜電力 F
 F  F'
A
F
A 低電位能
電位的定義
 電位的定義：由 正電荷
高電位能
甲
高電位
來定義
正電荷在靜電力作用下，受靜電
力 F 吸引，能由甲處 自由 移動
到 乙 位置：
 以正電荷所在的高電位能處（甲）為高電位
F
低電位能
乙
 以正電荷所在的低電位能處（乙）為低電位
低電位
水流與電流
 電流的方向：電路中的
電位
高水位
高低，決定電流方向
電流
水流
高電位
抽水機
低電位
低水位
 水流由高水位流向低水 位
 電流由高電位流向低電 位
電池的電位
 電池：利用 化學 能轉換成 電 能的裝置
 電流由電池 正 極流出，經導線流向 負 極
正極為高電位
低電位
高電位
I
負極為低電位
電池的電位差（電壓）
 電位差：電路中 電位 不同而產生的電位差，稱為 電壓 。
 驅動電荷流動而產生電流，可藉 伏特計 測量而得
正極為高電位
低電位
高電位
I
 電池電壓 1.5 伏特
 正極電位比負極高 1.5 伏特
負極為低電位
電壓的單位 伏特
 電壓的單位： 伏特
；符號
V 。
電能
 電壓 
 E  QV
庫侖
E 焦耳
V 
Q 庫侖
 焦耳
 伏特  V
庫侖
 『電池1.5 伏特 （1.5V）』表示：
每庫侖電量通過時，提供1.5焦
耳之電能。
伏特 Alessandro Volta
(1745-1827)
 電流 I
電流的方向 I
 電流的方向：是指
正
電荷流動的方向。
（1）導體中的電子可以自由移動稱為 自由電子 ，其移向稱為電子流。
（2）定義電流的方向是正電荷的方向。
（3）電流 I 的方向與電子流 e 的方向 相反
。
 導線中真正移動的自由電子 ，而不是 正電荷 （不移動）。
＋ －
電流I 電子流 e
電子流 e
電流I
導線內的電流與電子流
正極
石
墨
棒
電子流 e ←
電流 I→
電
流
I
↓
電
流
電
子
流
負極
電子流 e →
電流 I ←
導線內的電子流和電流：
（1）外線路：
 電子流由負極經導線
至正極
 電流由正極經導線至
負極
電
子
流
e
↑ （2）內線路：
 電子流由正極流至
負極
 電流由負極經流至
正極
（媒體：1 ）
範例解說
5. （ B ）如附圖為電路及導線放大之示意圖。在燈泡發光期間，有關
導線中帶電質點的運動情形，下列何者正確？（＋表示帶正
電的質點，－表示帶負電的自由電子）
(A)  向上， ⊕ 向下
(B)  向上， ⊕ 不動
(C)  不動， ⊕ 向下
(D)  向下， ⊕ 不動 【 基測 】
6. 如上右圖，則：
離子移動
（1）電解質的導電原因：
（2）金屬導體的導電原因： 自由電子移動
。
。
電流強度
 電流強度：符號 I 。
思考  水流量： 每秒鐘流出的水量
。
 電流強度定義：每秒鐘流經某截面的電量
ne
Q
I
（n 個電子通過）
（電量）
（電流）
電量
Q ne
 電流強度 
I 
秒
t
t
It  Q  ne
電流強度的單位 安培
 電流強度的單位：
（1） 安培
；符號
A 。（2） 毫安培 ；符號 mA 。
電量
 電流強度 
秒
Q 庫侖 庫侖
I 

 安培  C
秒
t
t
秒
◎ 單位換算： 1安培=1000 毫安培
Q  It

1A=1000 mA
Q ne  n  1.610-19
It  Q  ne

電動力學之父 安培
Andre-Marie Ampere
法國人 1775-1836
範例解說
1 庫侖的電量
7. 電流1 A 係指每秒流經導線截面
 相當每秒鐘約有 6.25 X1018 個電子通過該截面
It  Q  ne


11  1  n  1.610-19  n 
1
18

6
.
25

10
1.610-19
8. （ A ）某導線的截面在 4分鐘內通過3 X1021個電子，則流經此導線的
電流為多少安培？(A)2安培 (B)3安培 (C)4安培 (D)1安培。
It  Q ne


I  4  60  3 1021  1.610-19  480  I  2 A
9. （ C ）一截面積為0.1平方公分的導線，通過0.16安培的電流，問1秒
鐘內通過該導線截面的電子數量為多少個？
(Ａ)1013 (Ｂ)1017 (Ｃ)1018 (Ｄ)1019。
It  Q ne


0.161  n  1.610-19  n  1018
 電壓的測量
伏特計（電位計）
◎ 電路符號：
指針
◎ 圖示伏特計：
可測量三種電壓範圍：
歸零鈕
（1）0～3 V
（2）0～15 V
負
極
端
子
（3）0～30 V
正極端子
 使用法提要：
伏特計的使用
（1）歸零
（2）與待測元件 並聯 。與連接電池時，伏特計的正極與電池的 正 極
相接，伏特計的負極與電池的 負 極相接；可直接檢測電池。
（3）伏特計本身有不同的測量範圍時，應由大而小漸漸改變測量範圍。
（4）讀數判斷：先區分出使用的電壓範圍，再依比例換算
30V
3
⊕

若接 30V 端子時：讀數是 8 V。
若接 15V 端子時：讀數是 4 V。
若接 3V 端子時：讀數是 0.8 V。
伏特計使用圖示
_
_
+
_
_
+
+
+
伏特計使用圖示
（媒體：1，4’21”）
 電流的測量
安培計（毫安培計,電流計）
◎ 電路符號：
指針
歸零鈕
負
極
端
子
◎ 圖示安培計：
可測量三種電流範圍：
（1）0～5 A
正極端子
（2）0～50 mA
（3）0～500 mA
 使用法提要：
安培計的使用
（1）歸零
（2）與待測元件 串聯 。與連接電池時，安培計的正極與電池的 正 極
相接，安培計的負極與電池的 負 極相接；不可直接檢測電池。
（3）安培計本身有不同的測量範圍時，應由大而小漸漸改變測量範圍。
（4）讀數判斷：先區分出使用的電流範圍，再依比例換算
2.5
若接 5A 端子時：讀數是
A。
若接 50mA 端子時：讀數是 0.025 A。
若接 500mA 端子時：讀數是 0.25 A。
_
+
安培計使用圖示
_
+
_
+
_
_
+
+
（媒體：1，3’57”）
_
+
安培計的不正確連接
×
×
×
×
直接與電池相接
跨接在電器的兩端
 電壓與電流
的關係
電池串聯時的總電壓關係
 電池串聯時：
（1）同向串聯時，總電壓為各電池電壓之 總和
。
V  V1  V2  V3  ......
（2）若有反向串聯之電池時，總電壓需扣除。
 電池並聯時：
（1）同向並聯時，總電壓與各電池電壓
相等
V  V1  V2  V3  ......
（2）若有反向串聯之電池時，總電壓需扣除。
。
範例解說
10.以下電池總電壓各為多少伏特？（每個電池電壓1.5 伏特）
6V
0V
1.5V
0V
3V
3V
1.5V
3V
1.5V
串聯電路的電壓關係
 電燈串聯  電燈兩端電壓總和等於總電壓（ 串聯 V 相加 ）
V
V
V
V1
V1
 V  V1
V2
 V  V1  V2
V1
V2
 V  V1  V2  V3
◎ 若電路元件均相同（電阻相同）：
電池電壓V與 n 個相同燈泡串聯，每個燈泡兩端的電壓均為
V  V1  V2 ..... Vn
V1  V2  ........ Vn 
V
V1  V2  ........ Vn 
n
V3
V
n
。
並聯電路的電壓關係
 電燈並聯  並聯電路電壓等於總電壓（ 並聯 V 相等 ）
V
V1
V
V1
V
V1
V2
V3
V2
 V  V1
 V  V1  V2
 V  V1  V2  V3
◎ 若電路元件均相同（電阻相同）：
電池電壓V與 n 個相同燈泡並聯，每個燈泡兩端的電壓均為
V  V1  V2  V3..... Vn
V
。
電流與水流
水流量1  水流量2  水流量3
水流量1  水流量2  水流量3  水流量4
串聯電路的電流關係
 電燈串聯  流經電燈的電流等於總電流（ 串聯 I 相等 ）
Ia
Ic
Ib
I1
 I a  I1
I1
I2
 I b  I1  I 2
水流量1  水流量2  水流量3
I1
I2
I3
 I c  I1  I 2  I 3
並聯電路的電流關係
 電燈並聯  並聯電路電流總和等於總電流（ 並聯 I 相加
Ib
Ia
Ic
I1
I1
 I a  I1
）
I1
I2
 I b  I1  I 2
I2
 I c  I1  I 2  I3
◎ 若電路元件均相同（電阻相同）：
電池總電流I與 n 個相同燈泡並聯，流經每個燈泡的電流均為
I  I1  I 2 ..... I n
 I1  I 2  ........ I n 
I
 I1  I 2  ........ I n 
n
I3
I
n
。
（媒體：1，7’31”）
（媒體：2，6’59”）
單一電路 VIRPEQ關係
※ 圈內關係
V＝IR E＝QV＝Pt Q=It
P＝IV＝I2R＝V2/R
※ 圈間關係
電池總電壓＝電阻二端之電壓
Q
V
P
I
E
t
R
V＝V1
電池總電流＝流經電阻之電流
I＝I1
電池總電阻＝線路上之電阻
R＝R1
Q1
電池總電量＝線路上電阻電量
P1
V1
I1
R1
E1
Q＝Q1
t
電池提供功率＝電阻消耗功率
P＝P1
電池提供電能＝電阻消耗電能
E＝E1
串聯電路 VIRPEQ關係
※
圈內關係
V＝IR E＝QV＝Pt Q=It
P＝IV＝I2R＝V2/R
※ 圈間關係
電池總電壓＝二電阻端電壓和
V Q
I
P
R
E
V＝V1＋ V2
t
電池總電流＝流經各電阻電流
I＝I1＝I2
電池總電阻＝線路上二電阻和
V２
V1
I1
R1
I２
P1
Q1
E1
t
R２
P２
R＝R1＋R2
電池總電量＝流經各電阻電量
Q＝Q1＝Q2
Q2
t
E２
電池提供功率＝電阻消耗功率和
P＝P1＋P2
電池提供電能＝電阻消耗電能和
E＝E1＋E2
並聯電路 VIRPEQ關係
※
V
I Q
圈內關係
V＝IR E＝QV＝Pt Q=It
P＝IV＝I2R＝V2/R
※ 圈間關係
電池總電壓＝電阻二端之電壓
R
t
P E
V＝V1＝ V2
電池總電流＝經二電阻電流和
V1 I1
R1 Q
1
P1 E1
t
I＝I1＋I2
電池總電阻＝如下計算
１/R＝1/R1＋1/R2
電池總電量＝經二電阻電量和
Q
V２ I２ ２ R２
P２
E２
t
Q＝Q1＋Q2
電池提供功率＝電阻消耗功率和
P＝P1＋P2
電池提供電能＝電阻消耗電能和
E＝E1＋E2
範例解說
10.列出以下電路的電流關係？
I 2  I3
I1  I 2  I 4
I1  I 2  I 3
 I3  I 4
IQ  I R
I1  I 2  I 3
I P  IQ  I R
 燈泡的亮度比較
燈泡亮度的比較
 相同的電燈規格時：電燈的 電阻 相等。
 定量計算詳見電功率之計算
 燈泡兩端的電壓愈大或流經的電流愈大者，其燈泡亮度愈 大 。
（1）相同電路中之燈泡亮度比較：以串、並聯關係判斷
F
A
H
甲
B
乙
亮度 甲  乙
G
亮度  A  B
C
亮度  H  F  G
Y
D
丙
丁
戊
亮度  丙  丁  戊
E
亮度  C  D  E
X
W
Z
亮度  X  W  Y  Z
燈泡亮度的比較
 相同的電燈規格時：電燈的 電阻 相等
（2）不同電路中之燈泡亮度比較：以串、並聯關係判斷
V
2
甲
V
2
乙
A
V
B
V
F
V
亮度  A  B  C  D  E  F 甲 乙  丙  丁  戊
V
3
V
3
V
3
V
V
丙
丁
戊
C
D
E
V
範例解說
11.以下燈泡及電池均相同，試求各燈泡亮度之比較？
V
V
V
A
V
2
丁
戊
V
2
V
2
V
2
V
V
V
B
2V
2V
C
D
E
2V
亮度  C  D  E  A  B  丁  戊  P  丙  Q  R 甲 乙
2007.11.7
Jim 312
課程結束