電流

電動勢與電流、電阻與歐姆定律、電功率及電流的熱效應、克希何夫定律、電流電壓與電阻的測量

迴路定則

克希何夫電路定律(Kirchhoff Circuit Laws)中包含了兩條電路學定律,克希何夫電流定律(結點定則 junction rule)與克希何夫電壓定律(迴路定則 loop rule )。它們涉及了電荷的守恆及電位的保守性。 1845年,克希何夫(Gustav Robert Kirchhoff ,1824 – 1887)首先提出此兩條電路定律。現在,這定律被廣泛地應用於電機工程學與電路學。 克希何夫迴路定則描述: 沿著閉合迴路的所有電動勢的和等於所有電位升降的和。 在電路中電源所消耗的化學能完全轉成電器所產生的電能,即能量守恆。 正負號的判斷: 若電池順著迴路所繞行的方向則電位升高,電池逆迴路繞行的方向則電位下降。 若電流順迴路所繞行的方向經過電阻時,電位下降;若電流與迴路所繞行的方向相反,則經過電阻時,電位會上升。

正極 positive electrode 與負極 negative electrode

正極 positive electrode 與負極 negative electrode
臺師大附中物理科李柏翰老師

正極與負極在不同的場合中其意義是有差異的。
一般而言,導線中電流流動的方向與大小是和外界提供的電極之擺設與電位高低有關,電動勢或是電位較高的電極我們稱之為正極,而電位較低的電極稱之為負極。以常見的電池為例(圖1A),上端金屬突起為正極,下端則為負極,如果用電池導線連線如下圖(圖1B)所示,帶負電的電子與電位較高的正極有吸引力,與電位較低的負極有排斥力,所以一旦正極與負極有壓差產生,則會形成電子流流動,而所謂電流是指帶正電的電荷流動,由外線路電位較高正極流向電位較低的負極,和下圖電子流方向相反。

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圖1A 常見的電池正負極標示在上下,如圖所示(作者提供)

圖片21

(圖1B)電池導線連線成迴路,外線路電子流方向為負極到正極 (作者提供)

安培 (Ampere)

安培 (Ampere)
國立臺灣大學電機工程學系96級戴伃芸/國立台灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯

安德烈-馬里·安培 (1775-1836)

安培(Ampere)是一個用來表示電流量的單位,為國際單位制(SI)之七個基本單位當中的一個。$$1$$ 安培的電流表示在 $$1$$ 秒內有 $$1$$ 庫倫(Coulomb),或者等同為  $$6.241\times 10^{18}$$ 個電子(electrons)電量的電荷定向流過。

安培是根據電子動力論(electrodynamics)之父--法國科學家安德烈-瑪麗•安培(André-Marie Ampère )--所命名的,標誌為 $$A$$。相關的單位例如毫安培 $$(mA)$$,其量值則為安培的千分之一。

三用電錶(Multimeter)

三用電錶(Multimeter)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

所謂三用電錶,其實真正的名稱應為多用電錶(multi-meter),或稱為多用測試器(multitester),也可稱為伏特/歐姆計(volt/ohm meter,VOM)。它是一種電子儀器可以用來測量電流、電壓和電阻。依據顯示的不同,它也可以分為兩種:類比式與數位式(簡稱為DMM或DVOM)。

上圖為數位式三用電錶

導線中電子的移動(Electron Mobility)

導線中電子的移動(Electron Mobility)
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳忠城老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

導線中無電場時,由電子傳導的古典模型(classical theory of electrical conduction)的理論得知,導線內自由電子的運動情形猶如容器中的空氣分子作散亂的熱運動,平均動能與絕對溫度 $$T$$ 成正比,常溫($$27^\circ C$$)下,電子熱運動的平均速率約為 $$10^5$$(公尺/秒)。

電路系統的線性獨立特性(Linearly Independent of Circuitry)

電路系統的線性獨立特性(Linearly Independent of Circuitry)
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

一般的電路分析,我們可以利用等效電阻公式將線路化簡,其中 n 個電阻的串連線路其總電阻為 07eq1.pngn 個電阻的並聯線路其總電阻為 07eq2.png。再利用歐姆定律 V = IRV 為電阻兩端的電壓, I 為流經電阻之電流, R 為電阻)即可得到線路各處之電流量值,與各電阻兩端的電壓值。

電阻率

電阻率 (Resistivity)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

電阻率 (electrical resistivity),也可稱為有效電阻(specific electrical resistance)或體電阻率(volume resistivity)。它是由測量材料抵抗電流經過的強度,低電阻材料的意義是材料容許大量的電荷通過。

電阻率的SI單位為歐姆-公尺(Ω m)。

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