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1.
阿Samn物理課本 1 1-1 電動勢與電阻
2.
阿Samn物理課本 電流Electric current 2 形成 封閉迴路
,才有電流
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 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 成因
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 𝑰 = 𝚫𝑸 𝚫𝒕 單位:安培,A 𝑰
= 𝚫𝑸+ + 𝚫𝑸− 𝚫𝒕 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 6.251018 個電子通過
5.
阿Samn物理課本 電流Electric current 5 導體 V1 低電位 V2 高電位 電場E 電子移動方向 電流 I 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 電子流
6.
阿Samn物理課本 電阻與歐姆定律(Ohm’s Law) 6 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
7.
阿Samn物理課本 電阻與歐姆定律(Ohm’s Law) 7 電荷移動即形成電流,但任何 材料對電荷移動會呈現阻礙之 特性,此特性稱為電阻 自由電子受電場作用開始加速度移 動,但會有一定的機率撞到原處振 動之正離子(原子核),導致自由電 子最終變成趨向「等速度運動」。
8.
阿Samn物理課本 電阻與歐姆定律(Ohm’s Law) 8 材料兩端的電位差為𝑽、通過材 料的電流為𝑰,該材料的電阻 𝑹 𝑽 𝐼 (1-3) 𝑹 = 𝑽 𝑰 導體、半導體、 絕緣體通電後都 具備電阻
9.
阿Samn物理課本 歐姆定律(Ohm’s Law) 9 𝑹 𝑽 𝐼 𝐼 電流I 電壓V 定溫下,金屬導體中的電流 𝑰 與兩端的端電壓
𝑽 成正 比 𝑽 𝑰 = 𝑹
10.
阿Samn物理課本 歐姆定律(Ohm’s Law) 10 • 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
11.
阿Samn物理課本 電阻(resistance)與電阻定律 11 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 𝑹 ∝ 𝑳 𝑨 𝑹 = 𝝆 𝑳 𝑨 不同材料有不同的數值 單位:歐姆∙公尺 𝛀 ∙ 𝐦 描述材料導電性能的物理量 單位:歐姆∙公分 𝛀 ∙ 𝐜𝐦 電阻率ρ (1-4)
12.
阿Samn物理課本 電阻定律 12 電阻率ρ 此值只因物質材料而異,與導體 形狀 、
體 積 無關。 數值越 低 ,導電性越 好 。 導體 絕緣體 半導體 來源 施敏,半導體物理
13.
阿Samn物理課本 電阻(resistance)與電阻定律 13 多數金屬導體材料的電阻率隨溫度變化, 若溫度變化範圍不大,電阻率呈現 線性增 加 。 𝝆
= 𝝆𝟎[𝟏 + 𝜶𝑻] α 溫度係數 金屬材料的溫度 係數 為 正值 。
14.
阿Samn物理課本 14 歐姆定律-基礎題 一電熱器接於電位差為110 V的電源上,已知電熱器的電阻為 50 歐姆,試求: (1)流過電熱器的電流為多少安培? (2)若欲使通過此電熱器的電流為5
安培,則電熱器兩端所加的 電位差應改為多少伏特? 例題2.
15.
阿Samn物理課本 15 電阻定律-基礎題 以固定電流通過一長為𝐿之均勻導線,其兩端電位差為𝑉1;若 將該導線均勻拉長成3𝐿 長,其兩端電位差為𝑉2。則 (1)𝑉2
為𝑉1 之 倍;(2)上題中,導線中電場之大小,拉長後變為原來之多 少倍。 例題3.
16.
阿Samn物理課本 電池 Battery 16 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 𝐈 = 𝚫𝑸+ + 𝚫𝑸− 𝚫𝒕 利用 氧化還原反應 ,將 化學能轉換為電位能
17.
阿Samn物理課本 From: College Physics,
McGraw-Hill 電動勢 𝜀 (Electromotive force , emf) 17 推論電池具有某種驅 動力-驅使電流流動 於電路 電動勢 幫浦概念 水從低處帶往高處 電位差𝜀
18.
阿Samn物理課本 電池 Battery 18 內電阻𝑟(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 電池的內電阻隨著電池使用時 間增加而 增大 ,進而導致對 外輸出的電動勢下降。
19.
阿Samn物理課本 電池 Battery 19 內電阻𝑟(internal resistance) 所有電學設備,如電流表、電壓表以及電磁感應 中的線圈、發電機、電動馬達…等,均存在內電 阻。
20.
阿Samn物理課本 電池聯結方式-補充 20 順向串聯。總電動勢為各電池電動勢之總 和 𝜀 = 𝜀1
+ 𝜀2 + 𝜀3 逆向串聯:電壓大的電池 當作電源,消耗化學能; 而電壓小的電池𝜀2 被 充電 ,獲得化學能。 𝜀 = 𝜀1 − 𝜀2 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
21.
阿Samn物理課本 生物中的物理 21 電鰻的放電能力來自特化的肌肉 組織所構成的放電體 每個放電體約可製造0.15伏特的 電壓 當數千個放電體串聯放電時 的電壓便高達600~800伏特
22.
阿Samn物理課本 電動勢 𝜀 (Electromotive
force , emf) 22 使單位正電荷通過電源內部(低電 位到高電位),電源提供的能量。 SI單位:伏特 𝜺 = 𝑼𝒆 𝒒 1-5 電動勢趨向:由電源負極指向正極 →外電路的電流流向 是另一種型態的電位差
23.
阿Samn物理課本 電動勢 𝜀 (Electromotive
force , emf) 23 使單位正電荷通過電源內部(低電 位到高電位),電源提供的能量。 SI單位:伏特 𝜺 = 𝑼𝒆 𝒒 1-5 電動勢趨向:由電源負極指向正極 →外電路的電流流向 來自相應的電磁感應、化學效應 提供電動勢的電路元件稱為電動勢源, 簡稱電源
24.
阿Samn物理課本 端電壓(terminal voltage,𝑽) 24 P Q 電流 電流 電流 電流 𝜺 A
B 零電位 電池供電或充電時,對外提供的電位差。
25.
阿Samn物理課本 電池的電動勢和端電壓的關係 25 P Q 電流 電流 電流 電流 𝜺 A B 零電位 理想電池:內電阻為
零 的電池。 𝑉 = 𝜀 電池放電 𝑉 = 𝜀 電池充電 不浪費 電能
26.
阿Samn物理課本 電池的電動勢和端電壓的關係 26 真實電池: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。 𝑉 = 𝜀
− 𝐼𝑟 電池放電 𝑉 = 𝜀 + 𝐼𝑟 電池充電 1-6 1-7 + - 𝜺 a b 𝒓 P Q 電流 電流 電流 電流 𝜺 A B 𝑟 零電位
27.
阿Samn物理課本 27 電阻定律-基礎題 如圖所示的電路,若電池的電動勢為1.5 V,內電 阻為2Ω,電阻器的電阻為13 Ω,則:(1)整個電 路中的電流為何?(2)電池的端電壓為何? 例題4.
28.
阿Samn物理課本 電路中,電能產生與消耗的效率 28 𝑹 𝑰 + - S 𝜺 p q 𝑰 電池利用化學能將正 (負)電荷經由電池內 部從負(正)極推向正 (負)極,使電荷獲得 了電(位)能。 電器是一種消耗電(位) 能而轉變成其他能量 形式的裝置 例如:馬達將電能轉 換成力學能、喇叭將 電能轉換成聲能、…。 𝑽
29.
阿Samn物理課本 電功率,符號 𝑃 29 𝑷 = 𝚫𝑬 𝚫𝒕 =
𝑰𝑽 電功率:單位時間提供(或消耗)的電(位)能 單位:焦耳/秒 或 瓦特(Watt) 簡稱"瓦",符號是W 單位:瓩 或千瓦(kW) 1-8
30.
阿Samn物理課本 電功率,符號 P 30 𝚫𝑬 =
𝑸 𝑽𝟐 − 𝑽𝟏 = 𝑸𝑽 𝑸 = 𝑰𝚫𝒕 𝑷 = 𝚫𝑬 𝚫𝒕 = 𝑸𝑽 𝚫𝒕 = 𝑰𝑽 電池端電壓為 𝑉 ,將正電荷𝑄 經由電池內部從負極推向正極, 電荷獲得的電能 高 電 位 𝑽𝟐 低 電 位 𝑽𝟏 通過電流為 𝐼 電功率 𝑃 𝑷 = 𝚫𝑬 𝚫𝒕 = 𝑰𝑽 1-8 𝑽𝟐 − 𝑽𝟏 = 𝑽
31.
阿Samn物理課本 電流熱效應 31 電流流經導體時,部分電 (位)能轉換成導體的熱能, 此現象稱為電流的熱效應。 https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_heating#/media/File:Toaster- quartz_element.JPG http://physicszarevision.blogspot.tw/ 微觀觀點 電荷跟導體內的原子發生碰撞, 電荷動能部分轉給原子 導體的熱能 原子振動 更劇烈 溫度的上升
32.
阿Samn物理課本 電流熱效應 32 http://physicszarevision.blogspot.tw/ 微觀觀點 電荷跟導體內的原子發生碰撞, 電荷動能部分轉給原子 導體的熱能 原子振動 更劇烈 溫度的上升
33.
阿Samn物理課本 焦耳定律 33 遵守歐姆定律的導體 𝑽 =
𝑰𝑹 𝑷 = 𝑽𝑰 = 𝑰𝟐 𝑹 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 1841年,由英國物理學家 焦耳 發 現 = 𝑽𝟐 𝑹 僅能知道電流與電阻 僅能知道電壓與電阻 1-9 𝑷 = 𝑽𝑰 = 𝑰𝟐 𝑹 = 𝑽𝟐 𝑹
34.
阿Samn物理課本 輸送電能的模式 34 𝑷𝟎 = 𝑽𝟎𝑰 𝑷𝑹
= 𝑰𝟐 𝑹 https://www.123rf.com/photo_55111262_stock-vector-hydro-power-plant-3d-isometric-electricity-concept-energy-electric-alternative-hydroelectric-hydro-t.html 電廠供電功率 用戶的耗電功率 傳輸線消耗的功率 𝑷𝟎 = 𝑷𝑹 + 𝑷𝒇 𝑽𝟎𝑰 = 𝑰𝟐 𝑹 + 𝑽𝒇𝑰 𝑷𝒇 = 𝑽𝒇𝑰 1-10
35.
阿Samn物理課本 電能與電費 35 電價的計算 收費期間的電能 計費單位 𝟏度
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝐖 ⋅ 𝟏(𝐡𝐫) = 𝟏(瓩 ⋅ 小時) 𝟑. 𝟔 × 𝟏𝟎𝟔 (𝐉) 1度電的意義就是 能量-1千瓦-小時 。
36.
阿Samn物理課本 36 95指考 一台220伏特的電熱器在開啟1小時後關閉,所通過的 電流隨時間的變化如右圖所示。在這一小時內,電熱器 總共用電約幾度? (A) 88000
(B) 220 (C) 88 (D) 2.2 (E) 1 .5。 例題4. 時
37.
阿Samn物理課本 37 105指考 某百貨公司的電動手扶梯以0.40 m/s的固定速度、30度 的仰角運送顧客上樓,使用220 V的電源驅動馬達帶動 手扶梯運轉。假設運送此顧客上樓所需作的功,完全來 自馬達,而顧客的質量為55
kg,且取重力加速度為10 m/s2,則此位顧客靜立在手扶梯時,通過馬達的電流 比該顧客未站上手扶梯時至少需增加多少A?(A) 0.10 (B) 0.30 (C) 0.50 (D) 0.70 (E) 0.90。 例題4.
38.
阿Samn物理課本 38
39.
阿Samn物理課本 39 1-2 基礎電路分析
40.
阿Samn物理課本 電路 40 以導線將電源、電阻器(resistor)、或其他元件(電容器、電感器等)連接 起來,所形成的電流迴路,稱為電路(electric circuit) https://simple.wikipedia.org/wiki/Electrical_circuit#/media/File:Nonsolder-field.jpg https://www.udemy.com/mastering-electric-circuit-1-basic-laws/
41.
阿Samn物理課本 電路 41 遵守 電量守恆定律及 能量守恆定律
。 導線的電阻<<其他元件的電阻, 故導線電阻忽略不計。
42.
阿Samn物理課本 常見的電路元件符號 42 跨接 接點
43.
阿Samn物理課本 交流轉直流 43
44.
阿Samn物理課本 常見的電路元件符號-補充 44
45.
阿Samn物理課本 常見的電路型態 45 複雜電路
46.
阿Samn物理課本 等效電路 46 諾頓定理(Norton's theorem):一個由電壓源 及電阻所組成的具有兩個端 點的電路系統,在電路上等 效於由一個理想電流源𝐼與 一個電阻𝑅並聯的電路 戴維寧定理(Thevenin's theorem):一個含有獨立電 壓源、獨立電流源及電阻的 電路系統,在電路上等效於 一個獨立電壓源𝑉和一個電阻 𝑅的串聯的電路。
47.
阿Samn物理課本 電阻的串聯 47 數個電阻元件用頭尾相接的連接模式 http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/electricsafety/heateffect_explain.htm 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰
𝑰 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 通過每個電阻的電流均相等 每個電阻的端電壓可能不相等
48.
阿Samn物理課本 電阻的串聯 48 數個電阻元件用頭尾相接的連接模式 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰
𝑰 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 通過每個電阻的電流均相等 每個電阻的端電壓可能不相等 𝑽 = 𝑽𝟏 + 𝑽𝟐 + 𝑽𝟑 兩端的總電壓值 𝑰 = 𝑰𝟏 = 𝑰𝟐 = 𝑰𝟑 = 1-11 1-12
49.
阿Samn物理課本 電阻的串聯 49 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰
𝑰 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 任意的電流迴路中的所有電阻, 不論有多少個,用什麼方式連結, 都可用一個電阻來代替 等效電阻𝑹
50.
阿Samn物理課本 電阻的串聯 50 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰
𝑰 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 𝑽𝟏 + 𝑽𝟐 + 𝑽𝟑 = 𝑰𝑹𝟏 + 𝑰𝑹𝟐 + 𝑰𝑹𝟑 𝑽 = 𝑰𝑹 𝑹 = 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 + 𝑹𝟑 等效電阻𝑹 1-13
51.
阿Samn物理課本 電阻的並聯 51 數個電阻元件並排、各自的兩端分別 連接於兩個節點的連接方式 每個電阻的端電壓均相等 http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/electricsafety/heateffect_explain.htm 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰𝟏 𝑰𝟐 𝑰𝟑 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 每個電阻的電流可能不相等
52.
阿Samn物理課本 電阻的並聯 52 數個電阻元件並排、各自的兩端分別 連接於兩個節點的連接方式 每個電阻的端電壓均相等 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰𝟏 𝑰𝟐 𝑰𝟑 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 𝑰 =
𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 總電流 𝑽 = 𝑽𝟏 = 𝑽𝟐 = 𝑽𝟑 1-14 1-15
53.
阿Samn物理課本 53 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑽 𝑰 𝑰 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑽 𝑰𝟏 𝑰𝟐 𝑰𝟑 任意的電流迴路中的所有電阻,不論有多少個,用什 麼方式連結,都可用一個電阻來代替 等效電阻 等效電阻
𝑹 等效電阻 𝑹
54.
阿Samn物理課本 電阻的並聯 54 數個電阻元件並排、各自的兩端分別 連接於兩個節點的連接方式 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑 𝑰𝟏 𝑰𝟐 𝑰𝟑 𝑰 + - 𝑽𝟑 𝑽𝟏 𝑽𝟐 等效電阻𝑹 𝑹 = 𝟏 𝟏 𝑹𝟏 + 𝟏 𝑹𝟐 + 𝟏 𝑹𝟑 1-16
55.
阿Samn物理課本 55 基礎題 如圖所示,電路中A、B、C三個電阻分別12Ω、6Ω、 8Ω,而電池電動勢為36 V,則:(1)流經電池的電流為 何?(2)流經A、B電阻的電流各為何? 例題7.
56.
阿Samn物理課本 56 107指考 電鰻可利用體內組織構成的放電單元產生高電壓以驅動 電流。附圖的電路是電鰻在水中掠食時放電組織產生高 電壓的示意圖,其中每一放電單元產生的電動勢為𝜀, 其內電阻為𝑟,每一列串聯線路各含有𝑁1 個放電單元, 全部共有 𝑁2列線路並聯在一起。電鰻放電組織與周遭 的水與獵物串聯形成迴路,若周遭的水與獵物合計的電 阻為𝑅,則此電鰻可對𝑅產生的最大電流為何? 例題8.
57.
阿Samn物理課本 57
58.
阿Samn物理課本 常見的電路型態 58 複雜電路
59.
阿Samn物理課本 克希荷夫電路定律Kirchhoff's circuit laws 電壓定律
電流定律 電流流經封閉迴路, 電壓會回復到原本狀 態 對某一結點而言,流入的 電流總和 等於 流出的電 流總和 59 克希何夫
60.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 60 c
d 電流 𝜺 a b 𝑟 𝑽 = 𝜺 − 𝑰𝒓 𝜺 內電阻𝑟 電阻𝑅 流經封閉迴路,電壓 會回復到原本狀態 𝜺 + −𝑰𝒓 + (−𝑰𝑹) = 𝟎 零電位
61.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 能量守恆必然的結果
𝜀 + 𝑉 = 0 沿著閉合迴路所有元件兩端的電 位差(電壓)的代數和等於零。 61 1-17 𝑣4 + −𝑣1 − 𝑣2 − 𝑣3 = 0
62.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 62 供電元件 耗電元件 升壓 降壓
𝜀 + 𝑉 = 0 1-17
63.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 63 如果
封閉迴路中 無供電元件??
64.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 64 𝑣4
+ −𝑣1 − 𝑣2 − 𝑣3 = 0 供電元件 耗電元件 迴路方向 高電位到低電位 電流與迴路方向-同方向
65.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 65 𝑣4
+ −𝑣1 − 𝑣2 − 𝑣3 = 0 耗電元件 供電元件 迴路方向 低電位到高電位 電流與迴路方向-反方向
66.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 66 電流與迴路方向-同方向 電阻減少電壓(消耗),電池增加電壓 (提供) 電流與迴路方向-反方向 電阻提升電壓(提供者),電池減少電 壓(消耗)
67.
阿Samn物理課本 電壓定律Kirchhoff's Voltage Law 67 使用方式-先假定迴路方向及電流方向
𝜀 + 𝑉 = 0 1-17 升壓 降壓 電流與迴路方向-同方向 電阻降壓,電池升壓 電流與迴路方向-反方向 電阻升壓,電池降壓
68.
阿Samn物理課本 電流定律 Kirchhoff's rules 對某一結點而言,流入的電流 總和
等於 流出的電流總和 𝐼𝑖𝑛 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 電量守恆必然的結果 𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖4 + 𝑖5 = 𝑖3 + 𝑖6 68 1-18
69.
阿Samn物理課本 如何運用克希何夫定律 標示各分支線路電流, 其方向先暫行假設 克希何夫結點規則: 建立電流方程式。 𝟏𝟎𝛀 𝟏𝟎𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 𝑰 𝑰𝟏 𝑰𝟑 𝑰2 𝑰4 𝑰 𝑰𝟓 69 𝑰
= 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 = 𝑰𝟑 + 𝑰𝟒 𝑰𝟏 = 𝑰𝟑 + 𝑰𝟓 𝑰𝟒 = 𝑰𝟐 + 𝑰𝟓
70.
阿Samn物理課本 如何運用克希何夫定律 𝟏𝟎𝛀 𝟏𝟎𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 克希何夫迴路規則: 取不同迴路,建立電位 變化的方程式。 𝑰 𝑰𝟏 𝑰𝟑 𝑰2 𝑰4 𝑰 𝑰𝟓
電流與迴路方向-反方向 電阻提昇電壓(提供) 70 𝑰𝟐 ⋅ 𝟓 = 𝑰𝟏 ⋅ 𝟏𝟎 + 𝑰𝟓 ⋅ 𝟓 𝑰𝟒 ⋅ 𝟏𝟎 + 𝑰𝟓 ⋅ 𝟓 = 𝑰𝟑 ⋅ 𝟓 電流與迴路方向-同方向 電阻減少電壓(消耗) 左 右
71.
阿Samn物理課本 如何運用克希何夫定律 𝟏𝟎𝛀 𝟏𝟎𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 𝟓𝛀 𝑰 𝑰𝟏 𝑰𝟑 𝑰2 𝑰4 𝑰 𝑰𝟓 71 𝑰𝟐
⋅ 𝟓 = 𝑰𝟏 ⋅ 𝟏𝟎 + 𝑰𝟓 ⋅ 𝟓 𝑰𝟒 ⋅ 𝟏𝟎 + 𝑰𝟓 ⋅ 𝟓 = 𝑰𝟑 ⋅ 𝟓 左 右 𝑰 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 = 𝑰𝟑 + 𝑰𝟒 𝑰𝟏 = 𝑰𝟑 + 𝑰𝟓 𝑰𝟒 = 𝑰𝟐 + 𝑰𝟓 𝑰𝟐 = 𝟐𝑰𝟏 + 𝑰𝟓 𝟐𝑰𝟒 + 𝑰𝟓 = 𝑰𝟑
72.
阿Samn物理課本 72 1.3 電流、電位 差與電阻的測量
73.
阿Samn物理課本 檢流計 73 • 電路符號:G • 指針偏擺方向顯示電流來向 •
量測範圍:微安培 ,10-6 A • 電阻值: 𝑟 𝑔
74.
阿Samn物理課本 當電流通過線圈時,會使 線圈在磁場中偏轉 檢流計 74 原理 指針偏轉的角度越大 通過檢流計的電流越大 檢流計的端電壓越大
75.
阿Samn物理課本 安培計 75 安培計 量測單位 指針歸零 調整旋鈕 接往 負極 • 接往迴路正極 • 三個接點代表最大範圍 不同 •
5:最大 5 A • 500:最大 500 mA • 50:最大 50 mA • 電路符號 A
76.
阿Samn物理課本 安培計 76 • 檢流計並聯一個低電阻 電阻值極小的電路元件 安培計 𝒓𝑨 𝒓 G 𝒓𝒈 𝑰𝒈 𝑰 𝑰𝒓 黑
紅
77.
阿Samn物理課本 安培計 77 電阻值極小的電路元件 安培計 𝒓𝑨 𝒓 G 𝒓𝒈 𝑰𝒈 𝑰 𝑰𝒓 黑 紅 𝑰
= 𝑰𝒈 + 𝑰𝒓 𝒓𝑨 = 𝟏 𝟏 𝒓𝒈 + 𝟏 𝒓 𝒓𝑨 < 𝒓𝒈 𝒓𝑨 < 𝒓
78.
阿Samn物理課本 安培計 78 網路搜尋 接往 迴路負極 • 低電阻元件 • 安培計與待測電路串聯 •
接往迴路正極 黑 + - A B 電流 A 紅
79.
阿Samn物理課本 安培計 未接上 安培計 接上
安培計 + - A B 𝑰 + - A B 𝑰𝑨 𝑽 𝑹 𝑰 = 𝑽 𝑹 A 𝑽 R 𝒓𝑨 𝑰𝑨 = 𝑽 𝑹 + 𝒓𝑨 𝑰 > 𝑰𝑨 當 𝐑 ≫ 𝒓𝑨 𝑰 ≈ 𝑰𝑨 安培計的電阻 𝒓𝑨要極小,才 可提高準確度 所測得之電流 小於 未接安培計時候的電流
80.
阿Samn物理課本 伏特計 80 • 接往迴路正極 • 三個接點代表最大範圍不同 •
3:最大3 V • 15:最大15 V • 300:最大300 V • 電路符號 伏特計 主要量測單位 指針歸零 調整旋鈕 接往 迴路負極 http://zfang.zipko.info/ V
81.
阿Samn物理課本 伏特計 81 • 檢流計串聯一個高電阻 電阻值極大的電路元件 伏特計 𝒓𝑽 𝒓 G 𝒓𝒈 𝑰𝑮 𝑰 黑
紅 𝒓𝑽 = 𝒓𝒈 + 𝒓 電阻𝒓 極大 𝒓𝑽 極大
82.
阿Samn物理課本 伏特計 82 伏特計與待測電路 並聯 http://zfang.zipko.info/ +
- A B 電流 黑 V 紅
83.
阿Samn物理課本 接上伏特計的測量問題 83 + - A B 𝑰
= 𝜺/(𝑹 + 𝒓) R 𝑽𝑹 = 𝑰𝑹 當 𝒓𝑽 ≫ 𝑹 所測得之電壓 小於 未接伏特 計時的電壓 + - A B 𝑰′ V 𝒓𝑽 𝑹 𝑰𝑽 𝑰𝑹 𝑹′ 𝑹′ = 𝟏 𝟏 𝑹 + 𝟏 𝒓𝒗 𝑽′ = 𝑰′ 𝑹′ = 𝑰𝑽𝒓𝑽 = 𝑰𝑹𝑹 未接伏特計, 電阻R的端電壓 並聯伏特計, 端電壓的測量值 𝑹′ ≈ 𝑹 𝑽′ ≈ 𝑽 紅 黑 𝜺 𝜺 𝒓 𝒓 = 𝜺 𝑹 + 𝒓 𝑹
84.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 84 • 先測量電阻的電流與端電壓 • 伏特計和安培計的放置方式有兩種 測量高電阻 測量低電阻 +
- A B R A V + - A B R A V 口訣:內高外低
85.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 85 • 安培計顯示的電流: • 伏特計顯示的端電壓卻是包含通過安培計 𝑽′ =
𝑽𝑹 + 𝑽𝑨 𝑰 = 𝑰𝑹 + 𝑰𝒓𝑨 𝑹測量 = 𝑽′ 𝑰 = 𝑰𝑹 + 𝑰𝒓𝑨 𝑰 = 𝑹 + 𝒓𝑨 ≫安培計電阻𝒓𝑨 待側物電阻𝑹 + - A B R A V 𝒓𝑨 ≈ 𝑹 𝑹測量 𝑹測量 = 𝑽′ 𝑰 = 𝑰𝑹 + 𝑰𝒓𝑨 𝑰
86.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 86 • 伏特計顯示的端電壓: • 安培計顯示的電流卻是包含了通過伏特計的總 電流 +
- A B R A V 𝑰𝑹 𝑰𝑽 𝑰′ = 𝑰𝑹 + 𝑰𝑽 𝑽 = 𝑽 𝑹 + 𝑽 𝒓𝑽 𝑹測量 = 𝑽 𝑰′ = 𝑽 𝑽 𝑹 + 𝑽 𝒓𝑽 = 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝒓𝑽 ≪伏特計電阻𝒓𝑽 待側物電阻𝑹 ≈ 𝑹 𝑹測量 𝑹測量 = 𝑽 𝑰′ = 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝒓𝑽
87.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 87 不靠 伏特計 不靠 安培計 不論 電阻值的高或低 又可以更精確一點 不靠
三用電表
88.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 88 1833年由塞繆爾· 亨特·克里斯蒂發明 1843年由查爾斯·惠司同改 進及推廣的一種測量工具。 G 𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟒 𝑹𝟑 電橋 在兩個並聯支路當中,插入一 個支路,將兩個並聯支路橋接 起來的電路。
89.
阿Samn物理課本 常見的電阻量測方式 89 𝑹𝟏:電阻值 固定 𝑹𝟐:電阻值
固定 𝑹𝟑:可變電阻 𝑹𝒙:待測電阻 調整 可變電阻𝑹𝟑 使 檢流計 顯示 無電流 檢流計 兩端 等電位 𝒊𝟏 = 𝒊𝟐 𝒊𝒙 = 𝒊𝟑 及 𝒊𝟏 ∙ 𝑹𝟏 = 𝒊𝒙 ∙ 𝑹𝒙 𝒊𝟐 ∙ 𝑹𝟐 = 𝒊𝟑 ∙ 𝑹𝟑 𝑹𝟏 G 𝑹𝟐 𝑹𝒙 𝑹𝟑 𝒊𝒙 𝒊𝟏 𝒊𝟐 𝒊𝟑 𝒊𝑮 𝑹𝟏 𝑹𝟐 = 𝑹𝒙 𝑹𝟑
90.
阿Samn物理課本 惠司同電橋的裝置 可變 阻 永原儀器 未知 阻 檢
計 滑線 橋 直 源裝置 90
91.
阿Samn物理課本 惠司同電橋的裝置 永原儀器 可滑動的 按壓式探針 𝑹𝒙 AB之間 有一條粗細均勻長直導線 91
92.
阿Samn物理課本 惠司同電橋的裝置 𝑹𝒙 接點 C 使檢流計讀數 為零 𝑹𝟏 𝑹𝟐 = 𝑹𝒙 𝑹𝟑 𝑹𝟐 𝑹𝟑 = 𝑨𝑪 𝑪𝑩 𝑹𝟏 𝑨𝑪 = 𝑹𝒙 𝑪𝑩 滑動 92
93.
阿Samn物理課本 三用電表 93 1.同時具備測量 交流電壓ACV 直流電壓DCV 直流電流DCmA 電阻Ω的儀器。 2.主要有兩種形式-傳統指針/ 數位顯示
94.
阿Samn物理課本 直流電壓測量DCV • 將紅色測試棒插入“V/Ω”插座,黑色測試 棒插入“COM”插座。 • 旋轉開關轉至DCV區域。(若不知道待 測電壓的約略值,則轉至最高檔,再依實 際測量值轉至最佳解析度為止,最大電壓 勿超過
DC 1000V。) • 將測試棒與待測線路並聯。 • 從液晶顯示器讀取待測電壓值。 94
95.
感謝您 阿Samn的物理課本 chausamn@gmail.com
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