第三章 研製結果

 

第七節 電壓,電流,電阻

 

第一款 電壓


電壓:推動電子流動的力量.

表7.1.1 電場相關方程式 

名稱 代號 公式 公式 公式 公式 公式 單位 單位
靜電力 F  E q  (V / d) × q  k q1 q2 / r²  k Q q / r²  (1 / 4πε0)  ×  (q1 q2 / r²) 牛頓 N 向量
q1,q2同號=>F"+"為排斥力
q1,q2異號=>F"-"為吸引力
電場 E F / q    (k Q q / r²) × (1 / q)  k Q / r² +q => E, F 同向,  牛頓 / 庫侖 N / C 向量
- q => E, F 反向
(平板) E  V / d  σ /ε0  (1 / ε0 ) × (Q / A)     庫侖 / 米² C / m²  
W  

 

   (k Q q / r²)  ×  r  k Q q / r  U(r)-U(inf.)=U(r)- 0= U(r) 焦耳 J 純量
U(inf.)-U(r)= 0-U(r)= -U(r)
(平板) W  F · d  E q d  V q          
電位能 U(r)  

 

     k Q q / r Q, q 同號, U(r) > 0 焦耳 J 純量
Q, q 異號, U(r) < 0
電位 V    U(r) / q  k Q / r   伏特;焦耳/庫侖 V; J / C 純量
(平板) V  E d  W / q  Q / C           

電壓

Vab  -Vba   Va - Vb     伏特;焦耳/庫侖 V; J / C 純量
 
電容 C  Q / V  ε0 ×(A / d)       法拉;庫侖/伏特  F; C / V  
電流 I  Q / t         庫侖/秒 A; C / S  
電阻 R  V / I  ρ×(L / A)       歐姆 omh, Ω  
電功率 P  W / t  V q / t  I V = I² R = V² / R     瓦特;焦耳/秒  W; J / S  

 

常數 k = 1 / 4π ε0 = 9×109 , ( N ·m² / C ² )  
介電常數,真空電容率: ε0 = 8.85 × 10-12 ( C² / N ·m²)
電荷密度,單位面積之帶電量: σ = Q / A (C / m²)
電阻係數(依導線物質之性質而定): ρ (
Ω ·m)

q : 電量 (C)
基本電荷e = 1.6 × 10-19 (C), 電子: -e, 質子: +e


第二款 電流

電流:
電子流動的數量;乃電荷移動的結果;
電流由高電位流向低電位,即順著電場方向移動
如果導體沒有外加電場,則自由電子只能在內自由徘徊,而無法離開至外部

正電荷,電洞,電流:順著電場方向移動
負電荷,電子,電子流,感應電流:逆著電場方向移動


第三款 電阻

電阻:
電子流動時,所受到的阻力.

歐姆定律:
R=V/I

電阻R與導線長度L成正比,與導線截面積A成反比

R= ρ L/A

表7.3.1 電阻與導帶

電阻大 導線細 導線長 導線質雜 導線鬆動 加熱 串聯
電阻小 導線粗 導線短 導線質純 導線緊定 冷卻 並聯


表7.3.2 以色帶代表電阻量

碳質電阻 第一色帶 第二色帶 第三色帶 第四色帶
代表意義 第一位數字 第二位數字 0的數目 誤差





表7.3.3 電阻顏色與代碼

顏色 無色
意義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ±5% ±10% ±20%

第四款 電阻,電流,電壓之關係:

表7.4.1 電阻,電流,電壓關係表 

名稱

單位

串連(I=定) 並連(V=定)

電壓V

伏特V

V=IR 

E=E¹+E² V=V¹=V²

電流I

安培A

I=V/R 

I=I¹=I² I=I¹+I²

電阻R

歐姆Ω

R=V/I 

R=R¹+R² 1/R=1/R¹+1/R²

電容C

法拉F

C=Q/V

1/C=1/C¹+1/C² C=C¹+C²

電感L

L=L¹+L² 1/L=1/L¹+1/L²

電功率P

瓦特W

P=IV=I²R=V²/R 

P=½ CE² P=½ I²L
    Q=It    
    N¹/N²=I²/I¹=V¹/V²    

 

電阻,電流,電壓之量測:

電流計:用來檢驗或度量電路中之電流的儀器
安培計:電流計中,並聯一低電阻,與電路串聯使用
伏特計:電流計中,串聯一高電阻,與電路並聯使用