1-1 電的特性 1-2 電的單位 1-3 能量 1-4 電荷 1-5 電壓 1-6 電流 1-7 電功率 ※1-8 基本元件及符號認識 第一章 電學概論 1-1 電的特性 1-2 電的單位 1-3 能量 1-4 電荷 1-5 電壓 1-6 電流 1-7 電功率 ※1-8 基本元件及符號認識

參考資料網址 有趣問題–雷電的成因： http://www.hk-phy.org/iq/lightning/lightning.html 原子模型（格物致知學習網站）： http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/cguweb/phychiu/phyhistory/phyhistoryC4.htm 原子軌域（維基百科）： http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E8%BD%A8%E9%81%93 原子的大小： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=particleadventure/frameless/scale The International System of Units (SI)： http://www.bipm.org/en/si/ 【科學人】宇宙能量正在流失？ http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=1627&CL=4 省電燈泡並不省電： http://e-info.org.tw/node/38584

參考資料網址 普物演示廳（NCHU）-凡得瓦球 http://experiment.phys.nchu.edu.tw/device/exp15.htm 有趣問題–滴水也能發電？ http://www.hk-phy.org/./iq/kelvin_generator/kelvin_generator.html 電池（物理教學示範實驗教室）： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=Notes/electronics/battery 隨身動力的來源～電池： http://www.bud.org.tw/museum/anci02.htm 【科學名人堂】瓦特 (James Watt)： http://www.bud.org.tw/museum/s_star15.htm

o 物質的組成 (1) 加熱可使液態水變成水蒸氣，其性質不變，過程可還原 一個水分子是由 一個氧原子與兩 個氫原子所組成 水由許多的水 分子所組成 (a) 水分子的示意圖 ▲圖1-1 物質的組成

物質的組成 (2) 電子 原子由原子核與電子所組成 水分子可分解成氫原子與氧原子，其性質改變，過程不可還原 原子核（包含質子與中子） (b) 氧原子的示意圖，左為立體示意圖、右為平面示意圖 ▲圖1-1 物質的組成

原子的結構 – + + – 原子核 質子（帶正電） 中子（不帶電） 電子（帶負電） (a) 立體示意圖 (b) 平面示意圖 ▲圖1-2 原子的結構

原子的結構 – 名稱 電荷量（庫侖） 質量（公斤） 質子（p） 中子（n） 電子（e） 註： 電子（e） 註： 質子的質量與中子約略相等，約為電子的 1836 倍。 原子核大小的數量級為 m，原子大小的數量級為 m。 原子序 = 質子數 = 電子數。

原子能量層上容納的電子數目 每層容納之電子數為 個 主層 電子數目 K 2 L 8 M 18 N 32 O 18或32 P Q 原子核 每層容納之電子數為 個 主層 電子數目 K 2 L 8 M 18 N 32 O 18或32 P Q 原子核 原子核 N M L K (a)立體示意圖 (b) 平面示意圖 註：電子數目的公式 ，只適用至 。 ▲圖1-3 原子能量層上容納的電子數目

正負離子的產生 - - - + + + - - - - - - - + + + + + + + + + - - - 價電子脫離束縛成自由電子 最外層電子（價電子） 電子獲得能量 電子失去能量 被原子攫取 - - - + + + - - - - - - - + + + + + 束 縛 電 子 + + + + 成為價電子 - - - (a) 電中性的原子 (b)失去電子成為正離子 (c) 獲得電子成為負離子 ▲圖1-4 正離子與負離子的形成

電學單位 ▼表1-4 常用的電學單位 名稱 慣用符號 SI制單位 電量 Q或q 庫侖（C） 電阻 R 歐姆（ ） 電流 I或i 安培（A） 電容 C 法拉（F） 電壓 V或v 伏特（V） 電感 L 亨利（H） 電能 W 焦耳（J） 電功率 P或p 瓦特（W） 註：大寫字體（I、V、P）多用於表示固定值。 小寫字體(i、v、p)多用於表示變動的交流值。

倍數符號 ▼表1-5 常用10次方的倍數符號 10 的次方 符號 英文 中文 T Tera 兆 d deci 分 G Giga 十億 c ▼表1-5 常用10次方的倍數符號 10 的次方 符號 英文 中文 T Tera 兆 d deci 分 G Giga 十億 c centi 厘 M Mega 百萬 m milli 毫 k kilo 仟 micro 微 h hecto 佰 n nano 奈、毫微 da deka 十 p pico 皮、微微

功 MKS（SI）制 CGS制 公式 1-301 ▲圖1-6 功的定義 ▼表1-6 能量的單位 功 = 作用力 沿作用力方向的位移 作用力F 功 = 作用力　 沿作用力方向的位移 作用力F 作用力F 位移 S ▲圖1-6 功的定義 ▼表1-6 能量的單位 MKS（SI）制 CGS制

能量的損耗與效率 電能輸入 熱能損失 光能輸出 損失能量 輸入能量 能量 轉換 輸出能量 公式 1-303 公式 1-304 ▲圖1-8 能量形式的轉換

靜電荷 玻璃棒 玻璃棒帶正電 絲絹帶負電 絲絹 (a) 玻璃棒與絲絹摩擦 (b) 摩擦後 ▲圖1-9 摩擦產生靜電荷 同性相斥 異性相吸 ▲圖1-9 摩擦產生靜電荷 (a)不帶電小球 (b)帶同性電的小球 (c)帶不同性電的小球 同性相斥 異性相吸 ▲圖1-10 靜電荷間的關係

靜電感應 靜電感應吸引 負電荷靠近 因負電荷被吸引 至左方而帶正電 再移開帶電玻璃棒 不帶電的導體球 帶正電玻璃棒靠近 靜電感應吸引 負電荷靠近 因負電荷被吸引 至左方而帶正電 再移開帶電玻璃棒 不帶電的導體球 帶正電玻璃棒靠近 先將導體球分開 (a) (b) (c) 註：利用靜電感應使物體帶電的方法稱為感應起電。 ▲圖1-11 靜電感應

電壓 電壓（voltage）是用來表示電荷受靜電力作用的程度。 電壓不同會造成電荷移動 水壓大 水壓小 電荷排斥力大 電荷排斥力小 水壓不同會造成水的流動 (a) 水會從水壓較大處往水壓較小處流動 (b) 電荷會從電壓較大處往電壓較小處移動 ▲圖1-12 水壓與電壓

電位的概念 水位差愈大，能量轉換愈多，水柱噴得愈遠 (a)水位示意圖 ▲圖1-13 電位的概念 高水位 水位差 (具有位能差異) 低水位 水柱較遠 水柱較近 (a)水位示意圖 ▲圖1-13 電位的概念

電位的概念 電位差愈大， 能量轉換愈多， 燈泡亮度愈高 (b)電位的示意圖 ▲圖1-13 電位的概念 高電位 電位差(具有 電能差異) 燈泡較亮 燈泡較暗 低電位 (b)電位的示意圖 ▲圖1-13 電位的概念

電位能的示意圖 物體受重力作用而具有位能 重力 (a) 重力與重力位能 電荷受靜電力作用而具有電位能 (b) 靜電力與電位能 ▲圖1-14 電位能的示意圖

電動勢、端電壓與電壓降 端電壓 電池因化學能提供一電動勢E (a) 單獨的電池 端電壓 因電池內阻的作 用使實際輸出的 化學能提供的電動勢 (a) 單獨的電池 端電壓 因電池內阻的作 用使實際輸出的 端電壓Vab < E 電壓降VL = Vab，即元件兩 端的電位差，所損失的電 位能轉換成光能及熱能 內部阻力造成電能損失 電動勢 ▲圖1-16電動勢、端電壓與電壓降的關係 電子裝置 (b)形成封閉路徑 ▲圖1-15 電池的端電壓

電子流與電流 導體中自由電子 受外力驅動 燈泡(負載) 電池(電源) 電子流方向由電動勢（電源）負極流向正極 電流方向由電動勢（電源）正極流向負極 ▲圖1-17 電子流與電流方向

電流的定義 公式1-601 公式1-602 電荷通過的截面積 t 秒內通過截面積之電荷，其電量為Q庫侖 電荷經過時間 t 秒所移動的距離 ▲圖1-18 電流的定義

電子的漂移速度 電子流 固定的離子 (b)外加電壓，電子往右側 移動，有一漂移速度 (a)未加電壓，電子隨機運 動，淨位移為零 ＋ ▲圖1-19 導體中的電子流

微觀的電流 公式1-603 ▲圖1-21 導體的微觀電流 ：t 時間內通過截面積A的電量 （C） ：單位體積所含的自由電子數 A v （個 m3） ：電子的帶電量 ：導體截面積（m2） ：電子的漂移速度（m s） ：時間（s） ▲圖1-21 導體的微觀電流

電能與電功率 公式1-703 ▼表1-8 功與功率的常用單位 單位制 功 功率 時間 備註 MKS制 焦耳（J） 瓦特（W） 秒（s） ▼表1-8 功與功率的常用單位 單位制 功 功率 時間 備註 MKS制 焦耳（J） 瓦特（W） 秒（s） 1hp = 550 = 746W FPS制 呎 磅（ ） 馬力（hp） ▼表1-9 能量的常用單位 單位種類 單位符號 相關公式 備註 焦耳 J（ ） 電度 k Wh 電子伏特 eV

燈泡中的電能 公式1-704 燈泡兩端電壓為Vab 燈泡通過電流為I 燈泡獲得電功率為P = Vab I 若時間經過t 則耗用電能為Wab = Vab It 註：電荷由a到b是釋放能量使燈泡發亮。 ▲圖1-22 燈泡中的電能

簡單的電學應用實例 開關 (b) 電路圖 電池 燈泡 導線 (a) 實體圖 ▲圖1-23 簡單的電學應用實例

基本元件及符號認識 (1) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 電池 電池 (較高電壓) 開關 保險絲

基本元件及符號認識 (2) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 燈泡 電阻器 可變 電阻器 半可變 電阻器

基本元件及符號認識 (3) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 電容器 電解質 電容器 (有極性) 基本元件及符號認識 (3) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 電容器 電解質 電容器 (有極性) 電感器 (線圈) 變壓器

基本元件及符號認識 (4) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 電壓表 (伏特計) 電流表 (安特計) 跨接的 基本元件及符號認識 (4) ▼表1-10 常見的基本元件及其電路符號 元件 實體圖 電路符號 電壓表 (伏特計) 電流表 (安特計) 跨接的 導線 （或在跨接處畫成直線但不加連接點） 連接的