高三物理學 DeltaMOOCX專案

1. 電流
電流、電動勢與端電壓
國立臺東高中 趙臨軒老師

2. 大綱
說明 電流
說明 電動勢
說明 端電壓

3. 導體
電流的成因
• 靜電平衡，導體內部電場=0
• 導體內 電荷將無法移動
處處
等電位
Q
電場E=0
-e正電荷 從高電位移動到低電位
負電荷 從低電位移動到高電位

4. 導體
電流的成因
• 在導線的兩端給與電位差
• 導體內的自由電子
• 從低電位V1 流向高電位V2
• 形成電子流
• 基於歷史因素
• 電流方向為正電荷流動方向
V1
低電位
V2
高電位
電場E
電子移動方向
電流 I

5. 電流
• 定義：單位時間內通過某一
截面的電量
• 單位：安培 A = 庫侖/秒 C/s
1安培電流：
1秒鐘通過1庫侖的電量
1秒鐘有6.251018個電子通過
𝐼 =
Δ𝑄
Δ𝑡
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Δ𝑡

6. 電池的發現
• 路易吉·伽伐尼用兩種不同的
金屬相連，然後和青蛙的腿
相接觸，發現青蛙的腿產生
運動，他稱這一現象為生物
電。
• 1800年，由於不同意伽伐尼
所提出的電的產生原理，伏
打發明了伏打堆，也就是最
初的電池，可以產生了穩定
的電流
• 電池為電源的一種
伏打電池堆
https://commons.wikimedia.org/wiki/Fil
e:VoltaBattery.JPG
亞歷山卓·伏打

7. 電池與電動勢
• 電池為電源的一種
Cu Zn
- H+
Zn+
高電位
SO4
-
伏打電池堆
https://commons.wikimedia.org/wiki/Fil
e:VoltaBattery.JPG
低電位
• 將 化學能 轉換為
電位能，
• 提供 電位差 而 驅
使帶電粒子移動的
裝置
電流
I =
Δ𝑄+ + Δ𝑄−
Δ𝑡
𝐼 =
Δ𝑄
Δ𝑡
正、負離子的流動

8. 電池與電動勢
• 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
• 電動勢
• electromotive force，符號
記為 𝜺
• 這種作用來源于相應的物理
效應或化學效應，也伴隨著
能量的轉換。
emf
推論電池具有某
種 驅動力 的特徵
驅使電流流動於
電路。
並非「力」
格奧爾格·歐姆 提供電動勢的電路元件稱為電動勢源，簡稱電源

9. 電池與電動勢
• 電荷Q 經過一個電動勢源後，獲得
能量 Ｕ，
• 電源提供的電動勢＝每單位電荷所
獲得的能量
• 電動勢的「方向」
• 由電池負極指向電池正極
𝜀 =
𝑈
𝑄
Cu Zn
- H+
Zn+
高電位
SO4
-
低電位
電流
+ -
單位：伏特 V
正極 負極
𝜀

10. 端電壓
•端電壓 terminal voltage, 符號記為 V
•任意電路元件 兩端的電位差
P Q
A B
電阻Ｒ 的端電壓
VP-VQ
電流
電流
電流電流
VA-VB
電池的端電壓
電池的端電壓 V
電池的電動勢 𝜺
不一定相等

11. 生物中的物理
11
• 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，而當數千個放電體一起全力放
電時的電壓便高達600～800伏特
• 電鰻的頭部是正極，尾部是負極

12. 生物中的物理
• 手機 或是 筆電的充電器 也是 電源元件
https://www.apple.com/tw/
輸入電壓
100~240V 交流電
輸出電壓
5.2V 直流電

13. 生活中的物理-用電安全
• 活線或 火線：電位均以60Hz的頻
率及起伏的振幅正負交替地變化。
• 中性線：可以看成是電源的「回
路」，它與發電廠或分區電站的接
地線相連接，它的電位可視為零。
• 地線：它與建築物中埋在地下的電
極相連接，地線純粹是為了安全的
考量而設置的

14. 生活中的物理-用電安全
• 1毫安培：觸電的感覺
• 10(mA)～20(mA)：手的肌肉
緊縮
• 100(mA)~300(mA)：心室纖
維性顫動，有致命的可能
龍騰課本

15. Thanks for your attention