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： 、 和 。 電源 導線 電器 電器 電線 燈泡 電池 導線 開關 電源 基本電路 電路三必要元件  電路三必要元件： 、 和 。 電源 導線 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 導線 開關 電源

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 電源 電器  電路三必要元件： 、 和 。 導線

通路與斷路 封閉迴路  通路：燈泡亮時，導線將電源與電器連接成 。  電能由電池傳遞出，經導線送至燈泡，又再回到電源 非封閉迴路  通路：燈泡亮時，導線將電源與電器連接成 。  電能由電池傳遞出，經導線送至燈泡，又再回到電源 非封閉迴路  斷路：導線、電源與電器連接成 ，燈泡不亮。 通路 斷路

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：  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 。 （2）使線路上的電器或電池 。 電線走火 過熱或損毀 甲 乙  甲 燈泡不亮 （短路）  甲 燈泡過熱 或燒毀 乙 燈泡不亮 （短路）  電池過熱 （短路） （媒體：1，32”）

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  串聯電路上，若任一電燈損壞，因成 ，其他電燈也無法使用 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  串聯電路上，若任一電燈損壞，因成 ，其他電燈也無法使用 （媒體：1，1’09”） 斷路  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 ，其他電池也無法使用  電池同向串聯時，燈泡最亮 斷路 （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 連接方式 並聯  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 B 1.如圖，五個燈泡的連結電路，其中會發亮的有幾個？ 。 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5。 通路 斷路

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， 燈泡會亮； 不會亮。 (2) 乙電路中， 燈泡可能會亮； 不會亮。 (3) 丙電路中， 燈泡會亮； 不會亮。 A、B 無 B A B A  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）只按下（接通）K2，會亮的是 。 （1）如圖，會亮的是 。 （2）只按下（接通）K2，會亮的是 。 （3）只按下（接通）K1，會亮的是 。 （4）同時接通　K1、K2，會亮的是 。 2、3、4 3、4 1、2、3、4 3、4

範例解說 4. （ ）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） （B） （C） （D） 【 94 基測 】

 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：  外力對物體作 功 。  物體自外界 能量，物體將此能量儲存為 。 正 mgh 得到 重力位能

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 功。  正電荷物體自外界 能量，物體將此能量儲存為 。 正 得到 電位能 高電位能 欲使正電荷 由 A 點移至B 點 需抵抗靜電力 F 正電荷 受靜電力 F 吸引 低電位能

電位的定義  電位的定義：由 來定義 正電荷在靜電力作用下，受靜電力 F 吸引，能由甲處 移動到 乙 位置： 正電荷 自由 高電位能  電位的定義：由 來定義 正電荷 正電荷在靜電力作用下，受靜電力 F 吸引，能由甲處 移動到 乙 位置： 自由 高電位能 高電位  以正電荷所在的高電位能處（甲）為高電位  以正電荷所在的低電位能處（乙）為低電位 低電位能 低電位

水流與電流  電流的方向：電路中的 高低，決定電流方向 電位 高水位 電流 水流 高電位 抽水機 低電位 低水位

電池的電位 化學 電  電池：利用 能轉換成 能的裝置  電流由電池 極流出，經導線流向 極 負 正 I 正極為高電位 低電位 高電位  電池：利用 能轉換成 能的裝置  電流由電池 極流出，經導線流向 極 化學 電 正 負 正極為高電位 低電位 I 高電位 負極為低電位

電池的電位差（電壓）  電位差：電路中 不同而產生的電位差，稱為 。  驅動電荷流動而產生電流，可藉 測量而得 I 電位 電壓 伏特計  電位差：電路中 不同而產生的電位差，稱為 。  驅動電荷流動而產生電流，可藉 測量而得 電位 電壓 伏特計 正極為高電位 低電位 I 高電位 負極為低電位

伏特 Alessandro Volta (1745-1827) 電壓的單位 伏特  電壓的單位： ；符號 。 伏特 伏特 Alessandro Volta (1745-1827)  『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。

 電流 I

電流的方向 I  電流的方向：是指 電荷流動的方向。 （1）導體中的電子可以自由移動稱為 ，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 。  導線中真正移動的 ，而不是 （不移動）。 正 自由電子 相反 自由電子 正電荷 ＋ － 電子流 e 電流I

導線內的電流與電子流 電子流 e ← 電流 I→ 電子流 e ↑ 電流 I ↓ 電流 電子流 電子流 e → 電流 I ← 正極 石墨棒 負極 正極 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 （2）內線路：  電子流由正極流至 負極  電流由負極經流至 正極 電流 I→ 電流 電子流 e ↑ 電流 I ↓ 電子流 電子流 e → 電流 I ← （媒體：1 ）

範例解說 5. （ ）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 B 【 基測 】 6. 如上右圖，則： （1）電解質的導電原因： 。 （2）金屬導體的導電原因： 。 離子移動 自由電子移動

電流強度  電流強度：符號 。 思考  水流量： 。  電流強度定義：每秒鐘流經某截面的電量 ne （n 個電子通過） Q （電量）  電流強度：符號 。 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 （n 個電子通過） Q （電量） I （電流）

電流強度的單位 安培  電流強度的單位： （1） ；符號 。（2） ；符號 。 安培 毫安培  電流強度的單位： （1） ；符號 。（2） ；符號 。 安培 毫安培 ◎ 單位換算： 1安培=1000 毫安培 1A=1000 mA

電動力學之父 安培 Andre-Marie Ampere 法國人 1775-1836

範例解說 7. 電流1 A 係指每秒流經導線截面 庫侖的電量  相當每秒鐘約有 個電子通過該截面 1 6.25 X1018 8. （ ）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。 A 9. （ ）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。 C

 電壓的測量

伏特計（電位計） ◎ 電路符號： 指針 ◎ 圖示伏特計： 歸零鈕 負極端子 正極端子 可測量三種電壓範圍： （1）0～3 V （2）0～15 V （3）0～30 V 歸零鈕 負極端子 正極端子

伏特計的使用  使用法提要： （1）歸零 （2）與待測元件 。與連接電池時，伏特計的正極與電池的 極 相接，伏特計的負極與電池的 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 並聯 正 負 ⊕  30V 3 若接 30V 端子時：讀數是 V。 若接 15V 端子時：讀數是 V。 若接 3V 端子時：讀數是 V。 8 4 0.8

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 ◎ 圖示安培計： 負極端子 正極端子 可測量三種電流範圍： （1）0～5 A （2）0～50 mA （3）0～500 mA 負極端子 正極端子

安培計的使用  使用法提要： （1）歸零 （2）與待測元件 。與連接電池時，安培計的正極與電池的 極 相接，安培計的負極與電池的 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 正 串聯 負 + _ 若接 5A 端子時：讀數是 A。 若接 50mA 端子時：讀數是 A。 若接 500mA 端子時：讀數是 A。 2.5 0.025 0.25

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 （2）若有反向串聯之電池時，總電壓需扣除。  電池串聯時： （1）同向串聯時，總電壓為各電池電壓之 。 總和 （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 （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）

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（ ） V V V V1 V1 V2 V1 V2 V3 串聯 V 相加  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 V2 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 。

並聯電路的電壓關係  電燈並聯  並聯電路電壓等於總電壓（ ） V V1 V3 V2 並聯 V 相等  電燈並聯  並聯電路電壓等於總電壓（ ） 並聯 V 相等 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 。

電流與水流

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 Ib Ic I1 I2 I3

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（ ） Ib Ia Ic I1 I3 I2 並聯 I 相加  電燈並聯  並聯電路電流總和等於總電流（ ） 並聯 I 相加 Ib Ia I1 I2 I3 Ic ◎ 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 。 （媒體：1，7’31”） （媒體：2，6’59”）

單一電路 VIRPEQ關係 t V I R P E P1 E1 R1 I1 V1 Q1 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 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 電池總電量＝線路上電阻電量 Q＝Q1 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 V I R P E P1 E1 R1 I1 V1 t Q1 Q

串聯電路 VIRPEQ關係 t V I R P E V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ E２ P２ Q Q1 Q2 ※　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＝V1＋ V2 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 R＝R1＋R2 電池總電量＝流經各電阻電量 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 V I R P E t V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ E２ P２ Q Q1 Q2

並聯電路 VIRPEQ關係 t V I R P E V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ P２ E２ Q Q1 Q２ ※　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 V＝V1＝ V2 電池總電流＝經二電阻電流和 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＝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 V I R P E t V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ P２ E２ Q Q1 Q２

範例解說 10.列出以下電路的電流關係？

 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 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 。 （1）相同電路中之燈泡亮度比較：以串、並聯關係判斷 電阻 大 甲 乙 丙 丁 戊 A B C D E F G H X Y Z W

燈泡亮度的比較  相同的電燈規格時：電燈的 相等 （2）不同電路中之燈泡亮度比較：以串、並聯關係判斷 電阻 A B F 甲 乙 C D E  相同的電燈規格時：電燈的 相等 （2）不同電路中之燈泡亮度比較：以串、並聯關係判斷 電阻 A B F 甲 乙 C D E 丙 丁 戊

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？ 丁 戊 C A B E D

2007.11.7 Jim 312 課程結束