課程名稱:電與生活 課程名稱:電與生活

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(1)

課程名稱:電與生活 課程名稱:電與生活

編授教師:

中興國中 楊秉鈞

(2)

 直流電與交流電

(3)

直流電與交流電

 直流電與交流電:

( 1 )比較:其名稱是以 區分

電流類別 直流電 交流電

電源的電極 正、負極固定 正、負極不固定

電流方向 固定不變,正極流出 週期性變化

電流大小 固定不變 週期性變化

英文簡記 發明時間 電路符號

常見電源 電池 家用電源

DC AC

電流方向是否固定

早 晚

DC = direct current

AC = alternating current

(4)

直流電與交流電

 直流電與交流電:

( 2 )電流對時間圖:

 直流電:  交流電:

交流電流大小、方向,週期性改變。

直流電的電流方向一定

I I

t t

I e

I=0 I= 最大

I= 最 大

I 方向改 變

  

(5)

[ from :觀念物理 ]

直流電與交流電

 直流電與交流電:

( 3 )臺灣地區的家庭電源 :  交流電頻率: 60 Hz

 發電機以每秒 次的頻率,來回變換電流的方向和大 小

 電流對時間圖:

 連續發電時,每次電流方向改變 次

I

t

60s 1

秒次 秒 週期

頻率 次

60 60 1

60Hz   

1 次(圈)

2 60

(6)

 電的輸送方式

(7)

電的輸送方式

 電的輸送方式:

( 1 )電力輸送過程:發電  輸電  配電  用電 ( 2 )輸電方式:

電廠將電傳送至用戶端時,會先 電壓,然後將電輸送至各 地的變電所降壓,再經由街道電線桿上或地面上的變壓器,將 電

壓降至一般家庭或工廠中,提供用戶使用 。 升高

發電

輸電

配電 用電

(8)

台灣電力公司輸電系統流程圖

( Fig From:台灣電力公司網站 )

(9)

 電的輸送方式:

( 3 )輸電方式討論:

 發電廠:發電的 固定

 輸電線路:線路長度固定,線路的 固定

 發電廠採取 、 方式輸送,以減少輸電線路 上的電能損耗。

電的輸送方式討論

高電壓 低電流

(媒體: 1

, 1’42” )

電功率

電阻

IV P

  PI

2

R

I V

IV IV

P

,

反比

P I

I P

I P

,

R

2

2

(10)

範例解說

1. 發電廠所發出的電能,一般須經由長途的輸送線路,送到各地區的 用

戶,因此輸送線路是用電阻很小的銅線製成,以減少電能的損失。若 發電廠所發出的電功率保持一定,且輸送線路符合歐姆定律,則:

當發出電壓變為原來的 2 倍時,則:

 輸電線路上的電流,將變為原來的 倍。

 輸電線路上的能量損失,將變為原來的 倍。

 當發出電壓變為原來的 n 倍時,則:

 輸電線路上的電流,將變為原來的 倍。

 輸電線路上的能量損失,將變為原來的 倍。

發電廠 用戶端

4 P 1

銅線 為原來之 ,

2 I 輸出 1

 I

2

R P I

2

 P

12

14 1n

1 2

n

P

定值 R 定值

I 變二分之ㄧ V 二倍 ,

反比

I V IV

P

(11)

 配電系統

(12)

 配電系統:

( 1 )住家配電方式: 。

 從電線桿上的變壓器接到家庭用戶的導線,共有 條:

 條非接地線和 條接地線。

 ( ):非接地線  對地有電壓

 ( ):接地線(接觸地表) 對地無電壓

配電系統 單相三線

活線 火線

中性線

二 一

單相三線

地線

(13)

 配電系統:

( 1 )住家配電方式:

 迴路連接:

 每條活線與中性線間的電位差均為 110 伏特 ,但兩活線間的電位差則為 220 伏特。

 110V :連接 及 。  220V :連接 及 。

配電系統 迴路連接

活線 A (或

B ) 中性線 C

活線 A 活線 B

(黑、紅色絕緣外皮:火(活)線;白色絕緣外皮:中性線 )

(14)

 配電系統:

( 1 )住家配電方式:

 家庭用電配置圖:

家庭用電配置圖

驗電筆:插入插座孔,會亮的孔是 。

活線

(15)

 配電系統:

( 2 )電源插頭與長短插孔插座:

家庭用電配置圖

二孔插座 三孔插座 三孔插座 活線 A (或 B )

中性線 C

活線 A (或 B ) 中性線 C

接地線

活線 A 活線 B 中性線 C

 短插孔:接火線,是帶電的

 長插孔:接中性線,是不帶電的

 類似圓孔:接地線

110 V 110 V 220 V

220 V

110 V

(16)

範例解說

1. ( )彥志在學習家庭電路時,安裝了甲、乙兩個插座和丙、丁兩盞 燈,如右圖所示,如果兩插座上均連接家用電器,且將電路中 的開關全部閉合,那麼各電器工作的情況是下列何者?

( A )四者都正常工作   ( B )只有乙、丙、丁正常工作 ( C )只有丙、丁正常工作 ( D )只有丙正常工作。

D

 110V

須連接一條活線與一條中性線

(17)

 電錶與電費

(18)

 電費計算:

( 1 )電力公司以用電戶使用的 多寡為計費依據,單位 。 ( 2 )電費計算:

 儀器: 。

 電費=使用度數 × 單價

電費計算

電能 度

瓦時計

度數

KWh

(19)

 電費計算:

( 2 )電費計算:

 度的定義:

 1 度相當於 1000 瓦電器,連續使用 1 小時所消耗的電能  1 度= 的電能= = 焦 耳。

 度的求法:

電費計算

1 仟瓦.小

1 KWh

6

J 10 6

. 3 3600000

3600 1000

1 1000

1

W h KWh Pt

D

10

6

6 . 3 

E

h KW

D

Pt D

E    

 3 . 6 10

6

10

6

6

.

3 

(20)

8

J

6

6

3 . 6 10 30 1 . 08 10 10

6 .

3      

D

E

範例解說

1.500 W 的燈泡,每天使用 2 小時:

 一個月耗電 度,電能消耗 焦耳。

 承上題,若電費單價每度 2.5 元,則電費 元。

30 30

2 5 . 0

30    

 KWh D

30 1.08×108 75

元 75 2.5

30

$   

2. ( )附圖為某商家一天中總消耗電功率與時間的關係圖。假設每 度

電的電費為 4 元,則該商家這一天用電量的電費約多少元?

  ( A ) 300 元 ( B ) 400 元 ( C ) 500 元 

( D ) 600 元。

D  KWh  2  8  6  8  4  8  96 元

84 3 4

6 9

$   

B

(21)

範例解說

3. 某學校有 50 間教室,教室內有 20 盞、 100 伏特、 40 瓦特的日光 燈,則:

 若每間教室電燈全開,連續八小時,則:

 學校總電源的總電功率為 瓦。

 若電費每度 4 元,學校每天的電費為多少錢? 元

 節約能源,下課每關一盞燈時,下列敘述何者正確? 。

( A )總電壓減少 ( B )總電流減小 ( C )總電阻增加

( D )總電功率減少 ( E )電費減少 ( F )總消耗電能增 加

KW W

P  ( 20  40 )  50  40000  40

40000

320 8

40  

KW h D

1280

1280 4

320

$   

BCDE

 並聯: V 相等、 I 相加、 R 倒數(越並越小)、 P 相加

假設當地電壓 100V

(22)

範例解說

4. 冷氣機甲: 110V 、 1000W ,冷氣機乙: 220V 、 1000W ,兩臺冷氣 機在

額定電壓下正常使用時有何不同?

 冷氣機兩端的電壓大小: 。  流經電流大小: 。

 使用相同時間下,流經的電量大小: 。  冷氣機的電阻大小: 。

 使用相同時間下,消耗的電能大小: 。

 使用相同時間下,何者比較省電(費): 。 甲<乙

V I

V I

P     1

110 9.1A 1000 

V I

P

甲>乙

I t

I   

 Q

Q

甲>乙

220 4.5A 1000 

V I

P

2 2

V P R

R  V  

甲<乙

t P E  

甲=乙

h KW

D  

甲=乙

(23)

 用電安全

(24)

 短路: 短路

( 1 )意義:電能由電源傳出,沒有經過電燈消耗就回到電源 ( 2 )短路可能造成的結果:

 導線瞬間流經的電流過大,導致過熱而發生 。  使線路上的電器或電池 。

電線走火 過熱或損毀

 甲 燈泡 。 (短路)

 甲 燈泡 。 乙 燈泡 。 (短路)

 電池 。 (短路)

不亮 過熱或損毀

不亮

過熱

(25)

插頭的電線走火

 短路:

( 3 )電線走火:

短路的高電流,其熱效應產生的熱量使電線絕緣外皮熔化,

甚至起火燃燒。

斷路 短路

(媒體: 1

, 1’29” )

(26)

範例解說

1. ( )將 L1 L3 ∼ 三個燈泡連接成如右圖所示電路。當開關 S 斷 開

(斷路)時,哪些燈泡會發亮?

( A ) L1 、 L3 ( B ) L1 、 L2 、 L3 ( C ) L2 、 L3 ( D ) L3 。

斷路 短路

D

(27)

安全負載電流

 用電安全:

( 1 )安全負載電流:電線能承受的最大電流量

 若超過負載,電線所生熱能使溫度急遽上升而危險  通常越 的導線,安全負載電流越大

安全負載電流

用電安全 : I

總電流

I

(28)

電路安全的保護者

 用電安全:

( 2 )電路安全的保護者:

種類

材質特性 鉍錫鉛合金

電阻大於銅、熔點小於銅

原理 電流的熱效應 雙金屬或電流的磁效應

使用

電流過大時 而成斷路 而成斷路 電流過大時處理  檢查電流過大原因

 更換適合之保險絲

 檢查電流過大原因

 重新開啟 注意事項 不得以金屬線替代

規格選用

保險絲 無熔絲開關

熔斷 跳脫接點

安全負載電流 ) 保險絲容許電流 ) (

(

II

串聯 串聯

] [

] [

安全負載電流 須接近但小於

保險絲電流限定值

(29)

無熔絲開關 保險絲

保險絲與無熔絲開關

電路元件 電路符號

保險絲

(30)

家庭用電安全須知

 用電安全:

( 3 )家庭用電注意事項:

 安裝正確數值的保險絲或無熔絲開關。不可以其他金屬 線代替保險絲。

   身體或站立處潮濕時,不可觸摸電器。

   不可在同一插座或延長線連接過多電器。

   不可用拉扯電線的方式拔出電器插頭。

   使用電器,應依說明書規定,將外殼接地。

   電器長時間不使用時,需拔下插頭。

   電路與電器避免潮濕與高溫處。

 浴室插座分路應加裝漏電斷路器。

(31)

範例解說

1. 實驗室的電源 110 伏特,且所用電線僅能支持 50 安培的最大電流,今 以

標示 110V 、 400W 之電爐當熱源如圖所示,試問:

 一個電爐使用 1 分鐘,消耗 焦耳的電能。

 每一個電爐使用時,有 安培的電流經過。

 若每組使用一個電爐,最多只能供應 組做實驗。

 請標示出適合串聯保險絲的位置。

24000 J 60

400  

E  Pt

24000

V A I P

11 40 110 400 

40/11

13 75

. 13 11 50

40

 

 

n n

n

13

(32)

範例解說

2. 圖為適用 110 伏特 V 的家用電器四種,分別為 880W 的電鍋、 330W 的電

熨斗、 550W 的電爐及 220W 的冰箱。則:

 若同時使用,總電流為 安培。

 若同時使用,使用 2 小時其耗電為 度。

 有五種保險絲,保險絲能承受的最大電流量分別為 5 、 10 、

15 、 20 、 25 安培,則電路可採用而不至熔斷的保險絲 有

幾種? ( A ) 2 ( B ) 3 ( C ) 4 ( D ) 5 。

96 . 3

1000 2

220 550

330 880

 

 

   

KW h D

3.96

  A

V

I P 18

110

220 550

330

880    

總電壓 總電功率 總電流

A

18

(33)

家中電器

範例解說

3. ( )電視報導,某鄉鎮因鳥類停在電線上而造成短路,致使很多的 用

戶停電。若附圖為電線電路的示意圖,則鳥的兩隻腳可能同時 站

在下列哪兩點,而造成短路?

(鳥本身的電阻遠小於電器的電阻)

(A) a 、 b   (B) c 、 d   (C) a 、 e   (D) d 、 e 。 C

家中電器

電流沒經過鳥

鳥 銅線 電器

(34)

範例解說

4. ( )四個相同的燈泡和一電池連接成電路,

如圖,按下開關接成通路後,其中有 幾個燈泡會亮?

 ( A ) 1 個( B ) 2 個( C ) 3 個( D ) 4 個。

A

5. 小董家中的電器皆使用 110 伏特的電源,且各電器之電功率如附表所 示。某天,她使用檯燈 10 小時、電視 5 小時、電冰箱 3 小時,電鍋 1 小

時,則:

( )通過下列何種電器的電流最大?

( )通過下列何種電器的總電量最多?

( )她使用的電器中,何者耗費電費最多?

  ( A )檯燈 ( B )電視   ( C )電冰箱 ( D )電鍋

電 器 電功率(瓦特)

檯 燈 18 電 視 250 電冰箱 300 電 鍋 800

I P

V I

P    

D

Pt V t

t P

I     

 Q

Q

B

Pt D

h KW

D    

B

並聯

Pt

180 1250

900 800

(35)

範例解說

6. ( )下表所列為小明家中使用的一些電器的資料,則:

小明將 110 伏特、 10 安培的雙孔插座延長線,接至牆上 110 伏

特、 20 安培的一個插座,則在此延長線上,同時使用下列哪 兩

種電器時會有安全上的顧慮?

( A )日光燈和電視  ( B )日光燈和電鍋  ( C )電冰箱和電視  ( D )洗衣機和電鍋。

D

電器規格 日光燈 電視 洗衣機 電冰箱 電鍋

電壓(伏特) 110 110 110 110 110

電功率(瓦) 55 330 396 440 825

電流列式 流經電流

V IP

110 55

110 330

110 396

110 440

110 825

A 5 .

0 3 A 3 . 6 A 4 A 7 . 5 A

3.5 A 8.0 A

7.0 A 11.1 A

(36)

範例解說

7. ( )一盞檯燈本來使用 60 瓦特的鎢絲燈泡,換成 100 瓦特的鎢絲 燈泡

後,就變得比較亮了,其主要原因為何?

(A) 通過鎢絲的電流變大了  (B) 燈泡鎢絲的電阻變大了  (C) 燈泡中的電壓升高了 (D) 通過鎢絲的電流變小了。

A

項目 60W 燈 100W 燈 討論關係式 V

I R P E Q

並聯 V 相等

相等 相等

V I

P  

小 大

P V

R

2

大 小

R V

P

2

小 大

t P E  

小 大

t I

Q  

小 大

變小

不變 變大

(37)

範例解說

8. 將甲燈 (110V 、 60W) 與乙燈 (110V 、 40W) 串聯接於 110 伏特電源上,

則:

 甲、乙兩燈泡的電功率比為多少? 。  甲、乙兩燈泡的電壓比為多少? 。

 通過 甲、乙兩燈泡的電流比為多少? 。  甲、乙兩燈泡的電阻比為多少? 。

2 : 3

9. 將甲、乙兩個不同的燈泡串聯使用,亮度甲>乙,則:(填:>、=、<)

  電壓:甲 乙   電功率:甲 乙   電流:甲 乙   電阻:甲 乙。

P R R

P V

2

1

R P

R I

P

2

  

R V

R I

V     R P

R I

P

2

  

2 : 2 3:

3 1 : 1

V 110

5V

110 2 V 5 110 3

甲 乙

V R

P  

 串 : I 相同

(38)

10. 將甲燈 (110V 、 60W) 與乙燈 (110V 、 40W) 並聯接於 110 伏特電源上,

則:

 甲、乙兩燈泡的電功率比為多少? 。

 甲、乙兩燈泡的電壓比為多少? 。

 通過 甲、乙兩燈泡的電流比為多少? 。  甲、乙兩燈泡的電阻比為多少? 。

範例解說

11. 將甲、乙兩個不同的燈泡並聯使用,亮度甲>乙,則:(填:>、=、<)

   電壓:甲 乙   電功率:甲 乙   電流:甲 乙   電阻:甲 乙。

V 110

V 110

甲 乙

3 : 2

V 110

1 :

1

V I R I R 1

P R R

PV

2

  1

2 : 3

3 : 2

1 I V

:   

 並 相同 P R

2 : 3 40

:

60 

(39)

課程結束

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