六年制學程/01/2014.06.11

基本電路

簡要定義

• 電量：庫侖(C)，為6.24146×10¹⁸顆電子的帶電量。電子帶電量為1.6021892×10^-19庫侖，
• 電流：安培(A)，導體斷面每秒通過一庫倫的流量。測電流時找一點，電流計一端接斷面的左邊，另一端接斷面右邊。
• 電壓：伏特(V)，兩點間每庫侖作功多少焦耳。測電壓時找兩點，電壓計一端接第一點，另一端接第二點。　
• 電功率：瓦(W)，兩點間每秒作功多少焦耳。
• 電阻：歐姆(Ω)，兩點間的電壓除以通過的電流。電壓=電流*電阻。

電路的基本觀念

檔案:Ohm's Law with Voltage source TeX.svg

一個簡單的電路，其中的電流以小寫字母 i 表示。電壓(v)、電阻(R)和電流(i)之間會有v=iR的關係，也就是歐姆定律

1. 沒有回路就沒有電流。
2. 電源的作用是提供每顆電子(或每庫倫電子)，固定的動能；不是提供固定大小的電流。有如給每一個通過的大力水手(電子)一罐固定能量的菠菜精。但每秒會有幾個大力水手通過電源，卻不固定。對電池來說，每秒越多個大力水手通過電池，菠菜精越快拿光光。但對插頭來說不是這樣。
3. 電路中的任一回路「圈」，諸電源的總供電(提供電壓)，恰好等於諸電阻的總耗電(消耗電壓)。即電子繞一圈來，充了電能，又用掉電能。
4. 電路上任一「點」，流入的總電流恰好等於流出的總電流。
5. 當時搞錯了，以為是正電荷在流動，所以電流方向，和電子流方向相反。現在科學家和各國政府也沒魄力改過來。(如下圖)

檔案:Current notation.svg

簡圖表示出常規電流的流向和電子的流向。正電荷（紅線）從電源的正極移動到負極，而電子（綠線）則從負極移動到正極。

歐姆電路的數值解法

1. 分解出一個個回路。
2. 找出每個回路的電源，諸電源能提供的電壓加總。
3. 找出每個回路中電阻，諸電阻加總。
4. 每一個回路中的總電壓除以這個回路中的總電阻，即為電流。
5. 合併各回路的電流。

電阻的微觀圖示

檔案:Electrona in crystallo fluentia.svg

金屬導電體由固定不動的正價離子(紅色)組成。自由電子(藍色)會不停地移動碰撞正價離子。自由電子由電源(電場)提供動能，在固定方向上加速運動。但是每當自由電子與離子發生碰撞，其動能會遭受損失，以熱能的形式將能量轉給離子。

四則

• 減法是加法，加負數。
• 除法是乘法，乘分數。
• 零不得為分母。
• 等量公理：
  1. 等號兩邊可同加一個相同的數，等號仍成立。
  2. 等號兩邊可同乘一個相同的數，等號仍成立。

電力計算

基本公式

1. V*I=W，電壓(伏特)×電流(安培)=電功率(瓦數)
2. V/I=R，電壓(伏特)/電流(安培)=電阻(歐姆)

電費計算

• 每度電是 3600000 焦耳，即 360 萬焦耳。
• 電費表
• 市電插頭送出每庫倫 110 焦耳的電能，繞行電器一週後，庫倫電子耗去電能 110 焦耳。