2021 CH7 7-1 電流與電動勢
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中華民國高中物理教材 High school physics textbook of Republic of China 高三選修物理-99課綱
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- 2. 阿Samn物理課本 電流Electric current 2 導體 靜電平衡，導體內部電場=0 處處 等電位 -e -e 導體內自由電 子 無法移動 電荷如何流動？ 2021-CH7- -99 電流 課綱
- 3. 阿Samn物理課本 電流Electric current 3 3 導體 V1 低電位 V2 高電位 電場E 電子移動方向 電子流 在導體的兩端給與電位差 成因 金屬導體迴路之兩端分別與電源 之正負極相接時，導體兩端產生 電位差 ，內部產生 電場 且導體 構成 封閉回路 ，電場驅使自由 電子移動，產生 電流 2021-CH7- -99 電流 課綱
- 4. 阿Samn物理課本 電流Electric current 4 定義：單位時間內通過某一(虛擬)截面的電量 𝑰𝑰 = 𝚫𝚫𝑸𝑸 𝚫𝚫𝒕𝒕 單位：安培,A 𝑰𝑰 = 𝚫𝚫𝑸𝑸+ + 𝚫𝚫𝑸𝑸− 𝚫𝚫𝒕𝒕 可導電物質中有正、負兩種可移動的帶電質點 1A：1秒鐘通過1庫侖的電量 1秒鐘有 6.25×1018 個電子通過 2021-CH7- -99 電流 課綱
- 5. 阿Samn物理課本 電流Electric current 2021-CH7- -99 電流 課綱 5 導體 V1 低電位 V2 高電位 電場E 電子移動方向 電流 I 電子流 導體內部能夠移動的是 自由電子 ， 移動方向是從 低電位 移向 高電 位 電流方向定為 正電荷 流動方向 導線中 自 高 電位 流向 低 電位 電流
- 6. 阿Samn物理課本 電流Electric current 2021-CH7- -99 電流 課綱 6 形成 封閉迴路 ，才有電流
- 7. 阿Samn物理課本 電池 Battery 2021-CH7- -99 電流 課綱 7 伏打電池堆 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vol taBattery.JPG 提供電位差 而驅使 帶電粒子移動的裝 置 決定於金屬原子對 其價電子的 親和力 𝐈𝐈 = 𝚫𝚫𝑸𝑸+ + 𝚫𝚫𝑸𝑸− 𝚫𝚫𝒕𝒕 將化學能轉換為電位能
- 8. 阿Samn物理課本 電池 Battery 2021-CH7- -99 電流 課綱 8 內電阻 𝑟𝑟 ( internal resistance) 電池內部存在對電流的阻礙作用 取決於 電池尺寸 材料化學性質 使用時的溫度 使用時間長短 真實電池：具有內電阻𝑟𝑟 理想電池：內電阻𝑟𝑟 為 零 端電壓𝑉𝑉：電池供電時，對外提供的 電壓
- 9. 阿Samn物理課本 From: College Physics, McGraw-Hill 電動勢 𝜀𝜀 (Electromotive force , emf) 2021-CH7- -99 電流 課綱 9 推論電池具有某種驅動 力-驅使電流流動於電路 歐姆 電動勢 幫浦概念 使電路中的帶電粒子移動
- 10. 阿Samn物理課本 電動勢 ε (Electromotive force , emf) 2021-CH7- -99 電流 課綱 10 + - 𝜺𝜺 a b 𝒓𝒓 來自相應的物理效應或化學效 應，也伴隨著能量的轉換。 使單位正電荷通過電池內部(低電 位到高電位)，電池提供的能量 (化學能) 𝜺𝜺 = 𝑼𝑼𝒆𝒆 𝒒𝒒 單位：焦耳/庫倫伏特 V 電動勢指向：由電池負極指向正 極外電路的電流流向 提供電動勢的電路元件稱為電動 勢源，簡稱電源
- 11. 阿Samn物理課本 電池的電動勢和端電壓的關係 2021-CH7- -99 電流 課綱 11 P Q 電流 電流 電流 電流 𝜺𝜺 A B 𝑟𝑟 零電位 在通電的封閉電路中，內電阻相當於 一個負載，並且消耗能量 𝑉𝑉 = 𝜀𝜀 − 𝐼𝐼𝑟𝑟 電池放電 𝑉𝑉 = 𝜀𝜀 + 𝐼𝐼𝑟𝑟 電池充電 電池放電，端電壓與電流關係
- 12. 阿Samn物理課本 電池聯結方式-補充 2021-CH7- -99 電流 課綱 12 順向串聯。總電動勢為各電池電動勢之和 𝜀𝜀 = 𝜀𝜀1 + 𝜀𝜀2 + 𝜀𝜀3 逆向串聯：其中，電壓大的電池 當作電源，消耗 化學能；而電壓小的電池𝜀𝜀2 被 充電 ，獲得化 學能。 𝜀𝜀 = 𝜀𝜀1 − 𝜀𝜀2 同向並聯：總電動勢仍為單一電池的電動勢 ， 但可使用較久的時間
- 14. 阿Samn物理課本 例題1 2021-CH7- -99 電流 課綱 14 如圖所示，xy平面上有一半徑為 的圓形細線圈， 其上的電荷線密度 （即每單位長度的電量）均 相同。當線圈以ω的等角速度繞通過圓心且垂直 xy平面的轉軸轉動時，則線圈上所產生的電流I 為
- 15. 阿Samn物理課本 15 7 電流 7-2 電阻與歐姆定律 2021-CH7- -99 電流 課綱
- 16. 阿Samn物理課本 歐姆定律(Ohm’s Law) 2021-CH7- -99 電流 課綱 16 格奧爾格·歐姆 從1825年到1826年之間，格奧爾格·歐姆 做了很多有關於電路的實驗
- 17. 阿Samn物理課本 歐姆定律(Ohm’s Law) 2021-CH7- -99 電流 課綱 17 稱為電阻 R 𝑹𝑹 𝑽𝑽 𝑹𝑹 𝐼𝐼 𝐼𝐼 𝑽𝑽 𝑰𝑰 = 電流I 電壓V 𝑽𝑽 𝑰𝑰 =常數 定溫下，金屬導體中的電流 𝑰𝑰 與兩 端的端電壓 𝑽𝑽 成正比
- 18. 阿Samn物理課本 歐姆定律(Ohm’s Law) 2021-CH7- -99 電流 課綱 18 • 遵守歐姆定律：線性導體 • 常見的金屬棒、色碼電阻 • 不遵守歐姆定律：非線性導體 • 常見的電晶體 電流IB 電壓VEB C B E 電流I 電壓V
- 20. 阿Samn物理課本 電阻(resistance)與電阻定律 2021-CH7- -99 電流 課綱 20 由實驗得知，金屬導體的電阻值與 形狀 、 材質 有關 A L i 定溫下，金屬導體電阻值與導體長度Ｌ呈 現正比，與導體截面積Ａ呈現反比 𝑹𝑹 ∝ 𝑳𝑳 𝑨𝑨 𝑹𝑹𝑨𝑨 𝑳𝑳 = 常數 𝑹𝑹 = 𝝆𝝆 𝑳𝑳 𝑨𝑨 電阻率ρ 不同金屬導體有不同的常數值 單位：歐姆�公尺 𝛀𝛀 � 𝐦𝐦 描述材料導電性能的物理量 單位：歐姆�公分 𝛀𝛀 � 𝐜𝐜𝐦𝐦