電與磁CHAPTER 03

(1)

電與磁

(2)

n ts

3-1

電的認識

3-2

直流電與交流電

3-3

生活中的電流熱效應及應用

3-4

生活中的電流磁效應及應用

3-5

生活中的電磁感應現象及應用

3-6

家庭用電與用電安全

3-7

電磁波

(3)

離開

西元前六百年，希臘學者泰利斯（ Thales ）發現經羊毛摩擦過的琥珀能吸引羽毛，這是歷史上對電最早的記載，但電學直到 18 世紀初才由美國的富蘭克林提出較有系統的發展，其最大的貢獻就是利用摩擦起電將正負電荷的概念帶給我們。

P50

(4)

離開

一、原子結構與摩擦起電

經由摩擦可以使絕緣體帶電而有吸引或排斥的作用。將絲綢摩擦後的玻璃棒所帶的電荷定義為正電荷，經毛皮摩擦後的塑膠棒所帶的電荷定義為負電荷，同性電荷會相斥，異性電荷會相吸，這種將物體經由摩擦成為帶電體的過程，稱為摩擦起電。

P50

(5)

離開

原子由原子核與核外帶負電的電子（ electron ）組成，而原子核是由帶正電的質子（ proton ）與不帶電的中子（ neutron ）組成。

P50

鋰原子結構圖

(6)

離開

摩擦起電的原因可由現代的原子觀點來看，一般而言質子數與電子數相等時原子為電中性，當兩物體摩擦生熱，熱能會被電子所吸收使得原子內的自由電子增多，雙方發生電子轉移，最後總電子數較原來多的便成為帶負電的物體；另一方總電子數較原來少的便成為帶正電的物體。

P50

(7)

離開

絕緣體本身的自由電子數稀少，在摩擦後電子轉移效果顯著，而導體原本的自由電子數就很多，在摩擦後電子轉移效果不顯著，所以摩擦起電適用於絕緣體。

P50

(8)

離開

靜電感應的演示

二、靜電感應

若將帶正電的帶電體靠近金屬球，則金屬球內的部分自由電子會受帶電體的影響，而被吸引到近端，

使得近端帶負電；而在遠端因電子數的減少而帶正電。這種物體內兩側暫時帶正負電的現象稱為靜電感應（如圖）。

P50

(9)

離開

靜電感應具有某些特性：

(1) 原本電中性的物體，受到帶電體接近的影響會產生靜電感應，一旦帶電體移開後，物體又會恢復為原本電中性的狀態。

(2) 由電荷守恆定律可以了解到，當發生靜電感應時兩端感應的正、負電量相等，且原帶電體的電量不會因靜電感應而增減，即靜電感應無法創造出額外的電荷。

P51

二、靜電感應

(10)

離開

(3) 帶電體愈靠近物體，靜電感應效果愈佳，可感應愈多電量。

(4) 當發生靜電感應時，帶電體與物體間有互相吸引的力。

(5) 導體的靜電感應現象明顯，絕緣體雖然無法產生與導體同樣明顯的現象，但內部電子仍會受帶電體的影響而做些微移動，所以也會受到輕微的吸引力。

P51

二、靜電感應

(11)

離開

三、感應起電

利用靜電感應，使電中性導體帶電的方法，稱為感應起電，通常有以下兩種作法：

P51

(

一 ) 同時使兩導體帶 電

兩導體 A 、 B 緊緊靠在一起 一帶電體 C 接近兩導體 產生靜電感應後再將 A 、 B 分開並移走帶電 體 C ，這時 A 與 B 會 帶等量異性電荷

(12)

離開

三、感應起電

P51

(

二 ) 使單一導體帶電

一導體 B 接近一

帶電體 A 產生靜電感應後再將導體接地使正電荷被中和

移去接地線與帶電

體 A 此時導體 B 會帶有異性電荷

(13)

離開

四、庫倫定律

法國科學家庫侖在西元 1785 年發現兩帶電粒子間存在一作用力，此作用力稱為靜電力，靜電力為超距力。

P52

兩電荷帶異性電靜電力為吸引力

兩電荷帶同性電靜電力為排斥力

(14)

離開

庫侖針對靜電力的特性提出庫倫定律，內容如下：

P52

四、庫倫定律

兩帶電粒子間的靜電力大小 F

^e

與兩帶電粒子的距離平方成反比，且靜電力大小同時與兩帶電粒子的帶電量乘積成正比，此作用力方向在兩帶電粒子的連心線上，同性相斥，異性相吸。

(15)

離開

將上述內容以數學型式表示：

P52

四、庫倫定律

公式 3-

1

其中與兩帶電粒子的帶電量，單位為庫倫（ C ）

r

為兩帶電粒子間的距離，單位為公尺（ m ）

k

是庫侖常數，在 S.I. 制中，

F

單位為牛頓（ N ）

1 2 e 2

F kq q

 r

q

1

q

₂

9 10

9

/

k   牛頓公尺庫倫 

^２２

(16)

離開

庫侖定律僅適合求點電荷之間的作用力或求兩相距甚遠的帶電體 ( 在相距甚遠之下帶電體近似點電荷）。

電量一般常用的單位是庫侖 C 與基本電荷

e

，基本電荷是電量的最小單位，自然界中的帶電體其所帶電量不論正負均為基本電荷的整數倍， 1 個基本電荷是一個質子或電子所帶的電量大小，質子是 +

e

，電子為−

e

，其中

e

=1.6x10⁻¹⁹C ，即 1C = 6.25 x 10¹⁸

e

。

P52

四、庫倫定律

(17)

離開 ^P52

四、庫倫定律

名稱符號電量 質量 ( 公斤 )

質子

1.673 × 10

⁻²⁷

中子

0 1.675 × 10

⁻²⁷

電子

9.11× 10

⁻³¹

次原子粒子的特性表

(18)

離開 ^P53

解

即兩球間的靜電吸引力大小為 0.9 牛頓

(19)

離開 ^P53

答

(20)

離開

五、生活中常見的靜電現象與應用

在乾燥的冬天脫掉毛衣時，有時會聽到輕微的爆裂聲，若在黑暗中甚至可見閃爍的小火花，這是因為衣服上積累的靜電中和放電而發出的聲音，稱為靜電現象，日常生活中有很多靜電現象，舉例如下：

P53

(21)

離開

地球本身是一個巨大的導體，當烏雲密佈、雲層低垂時，雲層與雲層間的摩擦起電或雲層與地面間感應起電的現象十分活躍頻繁，當兩方累積足夠的正負電量時，則可在空氣中發生強烈的中和放電現象，由於電壓極大電流極大，造成強烈的閃光電弧，這就是閃電。

P53

(

一 ) 閃電

(22)

離開

P53

(

一 ) 閃電

雲層的靜電感應

(23)

離開

這是工廠廢氣循環系統與家用的空氣清淨機所裝設的塵埃收集裝置，廢氣或空氣中的懸浮微粒在通過除塵器內的帶電電極時，會因為靜電力而被吸附其上，故可將氣體淨化後排出，減輕汙染。

P54

(

二 ) 靜電除塵器

(24)

離開

當帶負電的雷雨雲接近建築物上方時，建築物會因感應起電，而累積與雷雨雲異性之電荷，當累積的電量夠大時，建築物便會有被閃電擊中的危險。

P54

(

三 ) 避雷針

(25)

離開

若有裝置避雷針，則可以引發尖端放電，來降低感應電荷的電量，降低被閃電擊中的機率，倘若被閃電擊中，亦可將電流導至地底，降

低對建築物的損害。

P54

(

三 ) 避雷針

(26)

離開 ^P54

(27)

離開

避雷針原理

https://www.youtube.com/watch?v=IBiCQyi13Ys 雷擊瞬間

https://www.youtube.com/watch?v=VSpRF9SCx14

資料來源：

(28)

離開

A A

&

地面上何處較易受到雷擊？原因為何？

答：越高的凸出物 ( 如高樓、樹木、天線、扛著鋤頭的農夫 ) 或建築物尖端 ( 如塔頂、屋角 ) 較易受到雷擊，因為尖銳處電場較強，易產生尖端放電引雷。

(29)

離開

A A

&

避雷針主動和被動防護機制是什麼？

答：避雷針時時刻刻主動將建築物累積的靜電放出中和；若仍被雷擊時則可將強大電流導入地下，避免建築物毀損。

(30)

離開

一、電流

P55

施加電壓在一導體的兩端，則自由電荷（符號以

Q

為表示）會集體往某一方向做連續的移動，該流動電荷即稱為電流。物理學上將正電荷流動的方向定為電流方向，這是因為早期的科學家誤以為金屬導體內的電流由正電荷流動而產生，但實際上金屬導體內流動的卻是帶負電的自由電子，而電池內部與電解槽裡的正負離子都可以自由移動。

(31)

離開

我們將單位時間內通過物體某一截面積的電量稱為電流（ Electric current ），可以寫成

P55

一、電流

公式 3-

Q 2

I t

Q t

 



：指通過某一截面積的電量，單位為庫倫（Ｃ）

：指時間差，單位為秒（Ｓ）

(32)

離開

• 電流的 SI 制單位為安培 (A) ， 1A 的電流即 1 秒內通過導線某截面的電量為 1 庫倫。

• 在電子儀器中亦常用到毫安培 (mA) 和微安培 (μA) 這兩個單位， 1mA=10^-3A ， 1 μA

=10^-6A 。

一、電流

(33)

離開

二、電阻

P55

公式 3-

3 SI

制單位為歐姆（ ohm ，符號為 Ω

）

1 = 1

V V

R  I ，  A

德國物理學家歐姆發現將相同電壓加在不同物質

上，結果會產生不同的電流，他認為這是自由電荷在物質內移動時受到的阻礙程度不同所造成，故將電壓

V

與電流

I

的比值定義為電阻

R

來衡量之。

(34)

離開

二、電阻

在電壓相同情況下，電阻越大則電流越小，表示物質的導電性越差；相反地，若電阻越小則電流越大，表示物質的導電性越佳。

P55

(35)

離開

三、歐姆定律

1826 年，歐姆進一步發現，若溫度不變時，對某些物質而言，施加的電壓會與產生的電流成正比，

此即歐姆定律。寫成數學形式為：

P56

公式 3-

4

(36)

離開

• 符合歐姆定律的導體稱為歐姆導體或線性導體，

電阻為定值，大部分的金屬都屬於此類。

• 不符合歐姆定律的導體稱為非歐姆導體或非線性導體，則電阻為非定值，如半導體、二極體和電晶體等。

P56

三、歐姆定律

(37)

離開

四、直流電與交流電

我們將輸出的電流形式分類為直流電（ direct curren t ，簡稱 DC ）與交流電（ alternating current ，簡稱 AC ）兩種。

P56

(38)

離開

(1) 直流電：電流的方向固定，不隨時間而改變者，例如乾電池提供的電流。

P56

(39)

離開

P56

(40)

離開 ^P57

解

110 22 5

R V

 I   

(41)

離開 ^P57

答

2

(1) 110 55 5

(2)

120 4 110 2

R V

I

V I

I I A

   

   

因為電線為歐姆導體，

所以正比於

(42)

離開

歐姆的一生 : 電阻與歐姆定律

https://www.youtube.com/watch?v=UUBnXXMLnqg

(43)

離開

A A

&

歐姆能夠從實驗中成功得到歐姆定律的數學型式，主要歸功於哪兩項儀器的幫助？

答：歐姆聽取波根多夫教授建議利用溫差電池提供穩定電壓，再將施魏格爾教授的檢流計改良成電流扭力秤，如此便可精準的測量電流和電壓，最後才得到電阻固定時，電壓和電流成正比的歐姆定律。

(44)

離開

一、電流的熱效應

在導體兩端加一電壓，使導體內的自由電荷開始移動而產生電流，當自由電荷移動時，會與原子或其他自由電荷產生碰撞，而將部分能量傳給其他粒子，使其溫度升高，所以巨觀上來看，電流通過有電阻的物體時，會消耗電能轉換成熱能，此現象稱為電流熱效應。

P57

(45)

離開

利用電流熱效應，讓電流通過某些電阻材料（如鎳鉻絲等）時產生光和熱，可製作電熱器，例如吹風機、電熨斗或電燈泡。

P57

(46)

離開

一般燈泡的燈絲以鎢絲製成，通入適當電流後，鎢絲因溫度升高而熾熱發光，故又稱白熾燈，採用鎢為材料是因為鎢的熔點為金屬中最高，可達 3400

℃ ，且燈泡內氧氣稀薄

，所以不易燒斷。

P57

(

一 ) 電燈 泡

(47)

離開

這種合金不易氧化，不因高熱變脆，所以耐用不易燒斷，很多家電用品，如電鍋、電爐、電湯匙、烤麵包機、吹風機、電熨斗的發熱電阻，都是以鎳鉻合金製成，俗稱「鎳鉻絲」。

P58

(

二 ) 鎳鉻 絲

(48)

離開

由低熔點合金組成的一種電路安全設施，當電路中的電流過大時，保險絲會因過熱而熔斷，造成斷路，以保護電路免於受到傷害。

P58

(

三 ) 保險 絲

(49)

離開

二、電功率

電源產生電能，電器則消耗電能，要了解電源的發電效能或電器耗電與否，我們必須利用功率的概念衡量之。

P58

(50)

離開 ^P58

二、電功率

公式 3-

5

2 2 e

t

U QV

IVt Q It

I R V IR

V V

t I

R R



 



 （上式中）

＝（上式中）

當自由電荷

Q

受到電壓

V

作用時會擁有電能

，其數學型式如下： ^e

U

(51)

離開 ^P58

二、電功率

公式 3-

6

2 2

1

U

e

V

P IV I R

t R

   

單位：瓦特（watt，簡 W寫）

瓦特（Ｗ）＝１焦耳/秒（Ｊ/s）

接著利用功率的概念，定義電功率

P

為單位時間內產生或消耗的電能，對電源而言，供電功率越大，效能越高；對電器而言，耗電功率越大，越耗能，其數學型式如下：

(52)

離開

三、電能的計算

每逢電價調漲，總是民怨四起，在不得不用電的現代生活中，養成節能的好習慣，不僅能節省電費，

更能保護環境，每個人都該如此作為。

P59

(53)

離開

三、電能的計算

P59

公式 3-

7

1

度電 =1 千瓦 ×1 小時 =1000 焦耳 / 秒

×3600

秒

=3.6×10

⁶ 焦耳

(54)

離開 ^P59

解

(55)

離開 ^P59

答

(56)

離開 ^P59

解

(57)

離開 ^P59

答

(58)

離開

大同電鍋製造解密

https://www.youtube.com/watch?v=cV7Iwg2iNm4

(59)

離開

A A

&

大同電鍋的加熱原理為何？

答：將電熱管、彈簧式開關組、保溫片組安裝在內鍋底部，接通開關後可加熱至 200 度

C 自動

跳開保溫。

(60)

離開

一、電流的磁效應

西元 1820 年 7 月，丹麥物理學家厄斯特（ Hans Christian Oersted ， 1777 ～ 1851 ）發現，載流導線附近的磁針會有偏轉的現象，進一步實驗確定電流的周圍會產生磁場，此即電流磁效應，開啟了電磁學的新紀元。

P60

(61)

離開

同年 9 月，法國的安培（ Ampere ， 1775

～ 1836 ) 發現，除了載流直導線外，載流矩形或圓形線圈亦有此現象，隨後提出安培定律來描述電流和磁場方向

的關係，並進一步提出兩載流導線間作用力的數學關係式。

P60

一、電流的磁效應

法國物理學家安德烈 - 馬里安培•

(62)

離開

二、安培右手定則

以下為數種常見的電流型式造成的磁效應，我們以安培右手定則來了解其磁場方向：

P60

(63)

離開

右手大拇指與其他四指垂直，四指併攏以右手握導線，大姆指伸直表示電流方向，四指以導線為軸心旋轉畫圓

表示磁力線，而切線方向即為該點的磁場方向，故載流長直導線周圍產生之磁場磁力線為不等距的同心圓，越靠近導線間距越密

，磁場越強。

P60

(

一 ) 載流長直導線

(64)

離開

右手大拇指與其他四指垂直，四指併攏以右手握線圈，四指表示電流的方向，大姆指所指的方向為線圈中心處的磁場方向。

P61

(

二 ) 載流圓形線圈

(65)

離開

將一條導線在圓筒上繞成均勻連續的螺旋狀，稱為螺線管（ solenoid ），右手大拇指與其他四指垂直，四指併攏以右手握螺線管，四指表示電流的方向，大姆指所指的方向為螺線管內部中心處的磁場方向。

P61

(

三 ) 載流螺線管

(66)

離開

從其磁力線可知，螺線管內部靠近中心區域的磁場強度最強，且磁場方向固定，可視為均勻磁場，磁場強度則與螺線管的匝數密度及通

入電流強度成正比，當螺線管的線圈匝數愈密集，流過線圈的電流愈大，則管內的磁場就愈強。

P61

(

三 ) 載流螺線管

(67)

離開

三、電流磁效應的應用

將線圈纏繞緊密的螺線管通入電流之後，其內部會產生均勻的磁場，我們稱為電磁鐵，利用電流磁效應，我們可以控制電磁鐵的磁性並將其應用在各項裝置中，例如電話、擴音喇叭、電鈴、鐵工廠的電磁起重機等。

P61

(68)

離開

三、電流磁效應的應用

P61

將纏繞銅線的鐵心通上直流電，

就會變成電磁鐵

電磁起重機可用以吊運貨櫃或廢鐵等

(69)

離開

電磁吸盤 - 廢鐵裝卸

https://www.youtube.com/watch?v=2M1zovKl7I4

(70)

離開

A A

&

從影片中可以看出電磁吸盤的原理和優勢為何？

怪手裝上電磁吸盤，接通電磁鐵產生強大磁場將廢鐵吸引，搬移到適當之處再關閉電磁鐵將廢鐵卸下，電磁鐵可隨著需求將磁場啟閉或改變強度，故可廣泛應用於各行各業，是其最大優勢。

(71)

離開

一、電磁感應

自從厄斯特發現電流磁效應後，間接鼓勵其他科學家思索相反問題，即磁場能否產生電流？磁是否能生電？

P62

(72)

離開

一、電磁感應

終於在西元 1831 年，英國物理學家法拉第（ Michael Faraday ， 1791 ～ 1867 ）在磁場通過線圈的數個實驗中發現，確實會有電磁感應現象，進而提出法拉第定律，確定磁場的改變可產生感應電流。其所做的實驗結果簡述如下：

P62

(73)

離開

一、電磁感應

(1)當通過線圈的

磁場改變時，會產生感應電流。

(2) 當線圈上磁力線通過的面積改變時，會產生感應電流。

(3) 當線圈面轉動，磁場和線圈面夾角改變，會產生感

應電流。

P62

(74)

離開

一、電磁感應

綜合上述現象，法拉第提出了磁通量的概念，磁通量與通過線圈的磁場、線圈面積以及線圈和磁場夾角有關，法拉第認為當磁通量有變化時，若線圈完好無斷路，就會產生感應電流。

P62

(75)

離開

一、電磁感應

P62

磁鐵快速進入線圈

將磁棒插入環形導線，通過截面積內的磁力線增加，電流計的指針偏向一邊。

(76)

離開

一、電磁感應

P62

磁鐵快速移出線圈

將磁棒抽出環形導線，通過截面積內的磁力線減少，電流計的指針偏向另一邊。

(77)

離開

西元 1834 年，俄國物理學家冷次（ Lenz ， 1804

～ 1865 ）認為，當線圈磁通量發生變化時，其所產生的感應電流，是為了生成磁場來抵抗線圈磁通量的變化，稱為冷次定律，故可以此定律決定線圈中感應電流的方向。

P62

一、電磁感應

(78)

離開

因此，我們可以利用冷次定律與安培右手定則來幫助我們判斷線圈內感應電流的方向，以姆指表示感應電流所生磁場的方向，另外四指則表示感應電流的方向。

P62

一、電磁感應

(79)

離開 ^P63

一、電磁感應

(A)

磁鐵 N 極接近，線 圈產生Ｎ極在上之感

應，磁場抵抗，故感應電流為逆時針。

磁鐵運動與線圈的感應電流方向

(80)

離開 ^P63

一、電磁感應

(

Ｂ ) 磁鐵Ｓ極遠離，

線圈產生Ｎ極在上之感應磁場抵抗，故感應電流為逆時針。

(81)

離開 ^P63

一、電磁感應

(

Ｃ ) 磁鐵Ｓ極接近，

線圈產生Ｓ極在上之感應磁場抵抗，故感應電流為順時針。

(82)

離開

二、電磁感應的應用

發電機是利用電磁感應原理，將線圈轉動的力學能轉換成電能輸出。下圖是交流發電機的構造簡圖，包含場磁鐵、電樞、集電環、電刷等部分，電樞是一組可轉動的線圈裝置，集電環是兩個附在電樞上隨線圈同軸同步旋轉的圓形金屬環，每個集電環上各有一個電刷與其接觸，能將電流輸送至外部線路。

P63

(

一 ) 發電機

(83)

離開

P63

(

一 ) 發電機

交流發電機的構造簡圖

(84)

離開

直流發電機與交流發電機的構造大致類似，不同處在於直流發電機將集電環的部分改裝為整流子，整流子是由兩個同軸的半圓環所組成，圓環兩邊接有兩個電刷。整流子的目的在於使輸出的電流方向保持固定。

P63

(

一 ) 發電機

(85)

離開

P64

(

一 ) 發電機

直流發電機交流發電機

(86)

離開

變壓器是一種可將交流電的電壓升高或降低的裝置，

為電磁感應的另一大應用。變壓器主要由兩組纏繞在鐵心上的線圈組成，與電源連接的輸入端是原線圈，

與電器連接的輸出端則是副線圈。

P64

(

二 ) 變壓器

(87)

離開

當原線圈通入交流電後，鐵心內部的磁通量將隨時間產生週期性的變化，在理想的情況下，副線圈亦隨原線圈產生相同的變化，使副線圈因電磁感應而產生感應電流。

P64

(

二 ) 變壓器

(88)

離開

P64

(

二 ) 變壓器

變壓器及其構造示意圖

(89)

離開

P64

(

二 ) 變壓器

公式 3-

8

若原來的輸入電壓為 V¹ ，輸出電壓為 V² ；原線 圈匝數為 N¹ ，副線圈匝數為 N²

，其數學型式表示如下：

(90)

離開

P64

(

二 ) 變壓器

公式 3-

9

若為一理想變壓器，則單位時間內的輸入功率 P¹ ＝ 輸出功率 P² ，，因此可進一步得到下列的關係式：

^{I V}

^{1 1}

^ ^{I V}

^{2 2}

(91)

離開 ^P65

(

二 ) 變壓器

由上式可知兩線圈的電壓與線圈數成正比。當副線圈的圈數比原線圈的圈數多時（

N

² >

N

¹ ），可使電壓上升，稱為升壓變壓器；反之，當副線圈的圈數比原線圈的圈數少時（

N

² <

N

¹ ），可使電壓下降，

稱為降壓變壓器。

(92)

離開 ^P65

(

二 ) 變壓器

升壓變壓器和降壓變壓器

(93)

離開 ^P65

(

二 ) 變壓器

一般家庭的電壓有 110 伏特或 220 伏特兩種，

而電器的工作電壓卻大不相同，因此變壓器的主要用途，便在於提供適當的電壓，使電器能正常運作。

(94)

離開 ^P65

解

1 2

2 1 1

1 2

1

20

10 50 100

V V

I I

I V V

I V

V V

 



令、分別為輸入、輸出電壓而、分別為輸入、輸出電流由，

故輸入電壓

(95)

離開 ^P65

答

1 1

2

2 2 2

500 100 50 250

N V

N  V  N   N 

(96)

離開

電磁爐的內部為交流線圈，通電後會產生交變的磁場，而置於其上的鍋體若有金屬鍋底，可使鍋底產生感應電流，這種感應電流稱為渦電流，電磁爐就是利用渦電流的熱效應，使鍋體溫度升高來加熱鍋內的食物。

P66

(

三 ) 電磁爐

(97)

離開 ^P66

(

三 ) 電磁爐

電磁爐的發熱原理

(98)

離開

木吉他發出聲音的原理，在於利用吉他的共鳴箱，

而電吉他則是運用電磁學原理，當電吉他的琴弦振動時，弦下拾音器的感應線圈會發生電磁感應，形成微弱的感應電流，經擴大機（如音箱）放大後，

再由喇叭發出聲音。

P66

(

四 ) 電吉他

(99)

離開 ^P66

(

四 ) 電吉他

電吉他與木吉他的最主要差別，在於發聲原理的不同

(100)

離開

三、電力輸送

P66

(101)

離開

三、電力輸送

P67

(102)

離開

三、電力輸送

所以發電廠利用變壓器先將輸出電壓升高到 34.5 萬伏特，大幅減少傳輸電流，如此電流熱效應造成的損耗便減小，到變電所降回 11000 伏特，輸送到用戶處再降為 110 伏特或 220 伏特供用戶使用。

P67

(103)

離開

三、電力輸送

但輸送電壓不能無限制的提高，因為電壓過高可能會導致空氣分子游離化而引起放電，常見的輸電設備有高壓電塔、桿上變壓器及亭置式變壓器等。

P67

(104)

離開

臺灣電力公司

電力流程

P68

(105)

離開

無線充電是怎麼充的？

https://www.youtube.com/watch?v=lcNaMPM-i9E

(106)

離開

A A

&

請簡述手機的無線充電原理。

答：充電器內的線圈輸入交流電後會產生時變的磁場，使得手機內貼於電池上的感應線

圈因電磁感應產生充電

(107)

離開

一、家庭用電

P69

臺灣地區常用的交流電分為 110V 與 220V 兩

種，頻率為 60Hz 。各電器與總電源並聯運作，一般家庭常用的供電配線分為火線、中線和接地線。

又稱活線，為電源輸入線，若碰觸會有危險，一般以黑色標記。

1.

火線（ live wire ，簡寫 為 L ）

(108)

離開

一、家庭用電

又稱中性線，與發電廠的接地線相接，電壓為 0 ，其功用是作為電流的回流線，一般以白色標記。

P69

2.

中線（ neutral wire ，簡寫為

N

）

3.

接地線（ earth wire ）

與埋在建築物之下的電極相接，以表示，電壓 為 0 ，其功用為保護使用者與電器，一般以綠色 標記。

(109)

離開

一、家庭用電

中線與接地線的差別在於中線可載流，而接地線不可載流，若接地線上有電流，代表有漏電的情況發生，故有接地線的電器，在電器漏電時，可保護使用者免於觸電。

P69

3.

(110)

離開

一、家庭用電

一般 110V 雙孔插座為一條火線與一條中線， 110V 三孔插座除了一條火線、一條中線外，尚有接地線 220V 三孔插座有兩條火線與一條中線，兩條火線間的電壓為 220 伏特

( 如右圖 ) 。

P69

3.

(111)

離開

一、家庭用電

P69

3. 110V

三孔插頭與插座

220V

三孔插座

(112)

離開

二、用電安全

電力帶給人們舒適便捷的生活環境，但若用電不當或疏忽，卻也容易導致意外發生，因此應於用電安全上多加留意以下問題：

P70

(113)

離開

二、用電安全

P70

由於各電器是並聯使用，

所以使用越多電器，總電流就會越大，如果超過安全負載，造成導線過熱，

易使電線的絕緣外皮燃燒，引起火災，這情況容易發生在插座的不當使用上（如右圖）。

超載

(114)

離開

二、用電安全

P70

若電源兩端的導線未經過負載，而直接與電源接通，便會形成所謂的短路。短路雖然仍是通路狀態，但因電阻過小造成電流過大，所以在電源接通的瞬間會爆出火花，易造成火災（如右圖）。

短路

(115)

離開

二、用電安全

P70

• 人體接觸裸露的導線或漏電的電器時，電流會通過人體形成觸電，人體可以承受的電流非常小，

電流愈大對人體的傷害愈大，所以切莫

輕忽。

觸電

• 使用電器時穿著絕緣的塑膠鞋，保持身體乾燥並將電器接上地線，都可以預防觸電。

(116)

離開

二、用電安全

P70

通過人體的電流大小對人體生理造成的影響 1 mA 人體可感知的最小電流，

但不會受到傷害 2 mA~5 mA 輕微的觸電感

10 mA 持續的肌肉收縮

100 mA 電流若通過心臟，可能導致死亡觸電

電與磁CHAPTER 03

電與磁

n ts

3-1

3-2

3-3

3-4

3-5

3-6

3-7

(

(

e

1

r

k

F

F kq q

 r

q

q

9 10

/

k   牛頓 公尺庫倫 

e

e

e

e

e

1.673 × 10

0 1.675 × 10

9.11× 10

(

(

(

(

(

https://www.youtube.com/watch?v=VSpRF9SCx14

A A

&

&

A A

&

&

Q

Q 2

I t

Q t

 







：指通過某一截面積的電量，單位為庫倫（Ｃ）

：指時間差，單位為秒（Ｓ）

3

SI

1 = 1

V V

R  I ，  A

V

I

R

4

110 22 5

R V

 I   

(1) 110 55 5

(2)

120 4 110 2

R V

I

V I

I I A

   

   

因為電線為歐姆導體，

所以 正比於

https://www.youtube.com/watch?v=UUBnXXMLnqg

A A

&

^e

k   牛頓公尺庫倫 

所以正比於

^{I V}

^ ^{I V}