電壓與電流

燈泡構造 前推，成通路

後推，成斷路

甲 甲 乙

甲 燈泡不亮

（短路） 甲 燈泡過熱或燒毀 乙 燈泡不亮（短路）

電池過熱 （短路）

單元主題：電壓與電流 ^{【第 4－2 節】}

 基本電路 1.基本電路：

（1）電路三元件：

 ：電能提供者  交流電（家用）  直流電（電池）

 ：電能傳遞者

 ：導線形成封閉迴路，燈炮亮  ：導線有中斷時，燈泡不亮  ：非正常使用狀況

 ：電能消耗者

（2）電路圖：以電路符號來表示連接的電路  基本電路符號：

 說明例：

 短路：

1.短路：

（1）發生：電能由電池傳出，沒有經過電燈消耗，電流直接行經電阻極小的導線，就回到 電池

（2）短路的後果：

 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 。

理化課堂講義（自然五）109

電池並聯

（1）串聯： 電池的串聯：正、負極順向連接  電器的串聯：電器彼此連成一串  串聯電路上，若有一元件損壞時，其他元件 。

（2）並聯： 電池的並聯：正、正極同向連接

 電器的並聯：電器彼此並排連接，如家用電器。

 並聯電路上，若有一元件損壞時，其他元件 。

 範例解說

1.（ ）如左圖，五個燈泡的連結電路，其中會發亮的有幾個？ (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5。

2.右上圖中，四個燈泡（1、2、3、4）完全相同，則：

 會亮的是 。  只按下（接通）K2，會亮的是 。

 只按下（接通）K1，會亮的是 。

 同時接通 K1、K2，會亮的是 。

（A） （B） （C） （D）

3.如果將乾電池、導線及小燈泡連接如下圖，則哪些小燈泡會亮？ 。 （A） （B） （C） （D）

4.（ ）淑怡有一組燈泡，共9 顆燈泡，欲繞在耶誕樹上，如附圖所示。

若

在燈泡組的電路上裝定時開關，藉由開關的定時切換，使其中一圈 燈泡產生亮、暗交替的閃爍效果，而其他兩圈燈泡仍然持續發光，不

受影響。下列哪一組燈泡的線路設計，最符合上述要求？

 基本電路的變化 1.基本電路的變化：

（1）原則：

 元件連接：

 ：元件同在一無分支點的導線上。

 ：元件被 分開，不在同一導線上。

 電路變化：接線夾，在不越過 下可任意滑動 （2）實例討論：

 二電池的並聯：

理化課堂講義（自然五）111

（2）實例討論：

 元件的並聯：

 複合電路：

 二元件串聯後，再與一元件並聯

 二元件並聯後，再與一元件串聯

 複合電路：

 基測考題討論

理化課堂講義（自然五）113

電池燈泡 導線

渦輪 幫浦

水管

 範例解說

1.如圖的電路圖，線路上的三個燈泡 L1、L2、L3，其連接的方式分別為何？

 圖（一） 。  圖（二） 。 （A）三者並聯 （B）三者串聯

（C） L1、L2 並聯，再與L3串聯 （D） L2、L3 並聯，再與L1串聯。

 電壓與電流的意義 1.水流與電子流：

（1）概念比較：

 水流 Û  幫浦 Û  水管 Û  渦輪 Û 。

（2）水流因 而流動；電子流因 （ ）而流動。

L ₃

2.電壓：

（1）意義：驅使導線中的電子流動之原動力，又名 。 （2）單位： ，單位符號： 。

 1 伏特＝當 1庫侖的電子經過電池獲得 1焦耳的電能時，稱此電池提供的電位差

為 1 伏特。

 電池 1.5V：可知每庫侖電量通過時，電池提供1.5 焦耳電能

 電壓愈大，驅動電子運動的原動力愈大

3.電流：

（1）意義：導線中 電荷流動方向。

 真正受電位差驅動的是 ，而非 （不移動）。

（2）定義： 電流的方向是正電荷的方向。

 電子流 e 的方向與電流 I 的方向 。 （3）電流方向示例：

 外導線：電流由電池的 極流出，經導線至 極。

 電池內部：電流由電池的 極流至電池的 極。

（4）電流強度：符號 。

 定義：單位時間內經過導線某一截面的 。

 電流強度單位： 、 。

 單位換算： 1安培＝1000 毫安培 1A=1000 mA

理化課堂講義（自然五）115

⇒∵E=QV 電能=電量×電壓 ⇒∴ V=E

Q 電壓=電能

電量

⇒單位 :V=E

Q=焦耳

庫侖 ⇒∴1 焦耳

庫侖= 1 伏 特 = 1 V

⇒ 電流強度 = 電量

秒 ⇒ I = Q t = ne

t

⇒ I= Q

t = 庫侖

秒 ⇒ 庫侖

秒 = 安培 = C s

水流強度 = 水體積 時間

⇒ 公升

秒

 範例解說

1.電流1 A 係指每秒流經導線截面 庫侖的電量

 相當每秒鐘約有 個電子通過該截面。

2. （ ）某導線的截面在 4分鐘內通過3 X10²¹個電子，則流經此導線的電流為多少安培？

(A) 2安培　(B) 3安培　(C) 4安培　(D) 1安培。

3.（ ）一截面積為0.1平方公分的導線，通過0.16安培的電流，問1秒鐘內通過該導線

截面的電子數量為多少個？　(Ａ)10¹³ (Ｂ)10¹⁷ (Ｃ)10¹⁸ (Ｄ)10¹⁹。

 電壓與電流的測量 1.電壓與電流的測量：

（1）測量器材介紹及電路符號：

 ：測量電壓，亦稱 。  ：測量電流，亦稱 。

（2）器材使用與注意事項：

 歸零：用螺絲起子調整歸零鈕

 連接：正端子，連電池 極；負端子，連電池 極。

 伏特計：與待測元件 。  安培計：與待測元件 。  伏特計可直接連接電池，安培計不可。

 測量時，應先測量大範圍端子，再漸漸至小範圍端子。

不可直接接電池

不可並聯

（3）測量值的讀取：先區分「端子範圍」，再依「刻度比例換算」。

 伏特計： 若接 30V 端子，刻度如圖時：讀數是 V。

 若接 15V 端子，刻度如圖時：讀數是 V。

 若接 3V 端子，刻度如圖時：讀數是 V。

 安培計： 若接 5A 端子，刻度如圖時：讀數是 A。

 若接 50mA 端子，刻度如圖時：讀數是 A。

 若接 500mA 端子，刻度如圖時：讀數是 A。

2.安培計的錯誤連接示意圖：

 電路中的電壓與電流關係 1.電壓與電流的關係：

（1）電源的電壓關係： 串聯 V ；並聯 V 。  電池串聯時：電池總電壓＝各電池電壓之 。  電池並聯時：電池總電壓與各電池電壓 。  電池複合串、並聯時：逐次簡化求之

 若有反向連接者，其電壓需扣除

理化課堂講義（自然五）

（ 若每個電池電壓為1.5 V ）

117

1.5V 2A

V

V1 I

I1

V2 I2

3V

1V

2A （2）電路中的電壓與電流關係：

 單一電路： V 關係： 。  I 關係： 。

 串聯電路： 串聯 V ；I 。

 V 關係： 。 燈泡相同（電阻相同）時，V 等分。

 I 關係： 。

 亮度比較判斷：燈泡相同時，其 V或 I 愈 ，亮度愈大。

 並聯電路： 並聯 V ；I 。

I

12V 4A

3A V

V1 I

I1

V2 I2

 複合電路： 將電路分區域來觀察

 串聯：V 相加、I 相等  並聯：V 相等、I 相加  當電燈相同時，串聯 V、並聯 I 有等分效果

 亮度比較判斷：燈泡相同時，其 V或 I 愈 ，亮度愈大。

理化課堂講義（自然五）119

V 關係 :

( ₁ ) _{V = V 1 + V 2 = V 3}

I 關係 : ( ₁ ) _{I 1 = I 2}

( ₂ ) _{I = I 1 + I 3 = I 2 + I 3}

甲 甲 甲

乙

丙

丁 乙 乙

丙 丙

 範例解說

1.請寫出下列三電路的電壓與電流關係：

電路圖

電流 關係

電壓 關係

2.下列三電路中的燈泡都相同，則請排列燈泡亮度大小：

電路圖

亮度 關係

I ₄

課程結束….

理化課堂講義（自然五）121