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 | 量
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
q 1,q 2 同號=>F"+"為排斥力
q 1,q 2 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 /ε 0 | (1 / ε 0 ) × (Q / A) |  |  | 庫侖 / 米² | C / m² |
功 | 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 | ε 0 ×(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 | 黑 | 棕 | 紅 | 橙 | 黃 | 綠 | 藍 | 紫 | 灰 | 白 | 金 | 銀 | 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 | 公式 | 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 CE ² | P=½ I ² L
|  | 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