電流、電壓與電阻
進階電流是電荷流動的強弱(安培 A),電壓是推動電荷的推力(伏特 V),電阻是阻礙電流的性質(歐姆 Ω)。電壓增大電流增大,電阻增大電流減小。
- 電流是電荷流動的強弱,單位安培(A)。
- 電壓是推動電荷的推力,單位伏特(V)。
- 電阻阻礙電流通過,單位歐姆(Ω)。
文體小知識:科普知識文章用生活實例解釋科學概念,先看現象再講原理,讀完就能解釋日常見到的東西。
§課文原文 Passage
1同一枚電池,接一個燈泡很亮,加多一個電阻器就變暗 — 決定電路表現的,是三個基本量:電流、電壓和電阻。
2電流描述「流過多少電荷」,單位是安培(A);電壓是電源推動電荷的「推力」,單位是伏特(V);電阻則是元件阻礙電流的性質,單位是歐姆(Ω)。三者的關係可以用一句話概括:電壓越大,電流越大;電阻越大,電流越小。
3量度它們各有專用儀器:安培計串聯接進電路量電流,伏特計並聯跨接在元件兩端量電壓。接法錯了,輕則量不到數,重則燒毀儀器。
4掌握了三個量和兩種接法,下一課就能解釋一個日常現象:為什麼家中一盞燈壞了,其他燈還亮着?
1重點摘要 Summary
電流是電荷流動的強弱(安培 A),電壓是推動電荷的推力(伏特 V),電阻是阻礙電流的性質(歐姆 Ω)。電壓增大電流增大,電阻增大電流減小。
2生字卡 Vocabulary
電荷流動的強弱,單位是安培(A),用安培計量度。
電流的單位,簡稱安,符號 A。
電源推動電荷流動的「推力」,單位是伏特(V),用伏特計量度。
電壓的單位,符號 V;一枚乾電池約 1.5 V。
物質阻礙電流通過的性質,單位是歐姆(Ω)。
電阻的單位,符號 Ω。
量度電流的儀器,必須串聯接入電路。
量度電壓的儀器,必須並聯跨接在元件兩端。
3逐步講解 Steps
- 電流:流過多少電荷電流表示每秒有多少電荷流過電路中的一點,想像成水管:電流就像每秒流過管子的水量,水流越大,輸水越多;電流越大,燈泡越亮。電路中多加一粒電池,推動力增強,電流便增大。量度電流的儀器是安培計,單位是安培(A);實驗室小燈泡的電流往往不足一安培,電熱水壺卻可達十安培左右。
- 電壓:推動的力電壓是推動電荷流動的力量,就像水塔的高度:水塔越高,水壓越大,水流越急;電壓越大,推動電荷的力量越強,電流也越大。一枚乾電池的電壓約 1.5 V,兩枚串聯約 3 V,所以兩枚電池的燈泡更亮。量度電壓的儀器是伏特計,單位是伏特(V),名字來自物理學家伏特。
- 電阻:阻礙的角色電阻是電路中阻礙電流的角色:把一段幼而長的鐵線接入電路,燈泡明顯變暗,因為鐵線電阻大,電流便小;把鐵線剪短,燈泡又亮起來,可見導線越長電阻越大。材料也決定電阻:同樣尺寸下,銅的電阻遠小於鐵,所以電線多用銅。電阻的單位是歐姆(Ω),符號來自德國物理學家歐姆。
- 三者關係入門電流、電壓與電阻三者緊密相連:電流 = 電壓 ÷ 電阻。例如電壓 3 V、電阻 3 Ω 時,電流為 3 ÷ 3 = 1 A;電壓加倍到 6 V,電流便加倍到 2 A;若電阻加倍到 6 Ω,電流則減半為 0.5 A。只要知道其中兩個量,代入公式便能求出第三個量,這是分析電路最基本的工具。
- 安培計的接法安培計必須串聯接進電路,讓全部電流都流過它:就像收費站設在唯一的道路上,所有車輛都必須經過,安培計才能量出準確的電流。接錯成並聯會令過大電流湧入安培計,可能損壞儀器。讀數時留意單位是安培,別與伏特混淆;也要選擇合適量程,先由大量程試接,才能保護儀器。
- 伏特計的接法伏特計必須並聯跨接在待測元件兩端,例如量度燈泡電壓時,把伏特計兩端分別接在燈泡兩側,它便顯示燈泡兩端相差的電壓。若錯接成串聯,因為伏特計電阻極大,電路中幾乎沒有電流,燈泡熄滅,讀數也失去意義。接線前先想清楚要量電流還是電壓,再決定串聯或並聯,才不會出錯。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題:3 V 電池接一個電阻 3 Ω 的燈泡,電流是多少?若換成電阻 6 Ω 的燈泡,電流又如何?
- 應用關係式:電流 = 電壓 ÷ 電阻。
- 第一個燈泡:3 V ÷ 3 Ω = 1 A。
- 第二個燈泡:3 V ÷ 6 Ω = 0.5 A。
- 比較:電阻加倍,電流減半 — 電阻越大,電流越小。
- 答案:應用電流 = 電壓 ÷ 電阻:第一個燈泡的電流 = 3 V ÷ 3 Ω = 1 A;換上 6 Ω 燈泡後,電流 = 3 V ÷ 6 Ω = 0.5 A。可見電壓保持 3 V 不變時,電阻加倍,電流便減半,即電流與電阻成反比;電阻越大,對電流的阻礙越大。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1電流的單位是什麼?用什麼儀器量度?
Q2一枚乾電池的電壓大約是多少?
Q3電壓不變時,電阻增大,電流怎樣變化?
Q4伏特計應該怎樣接入電路?
Q56 V 電池接一個 3 Ω 的電阻,電流是多少?
8重點回顧 Recap
- 電流是電荷流動的強弱,單位安培(A)。
- 電壓是推動電荷的推力,單位伏特(V)。
- 電阻阻礙電流通過,單位歐姆(Ω)。
- 電壓增大電流增大;電阻增大電流減小(電流 = 電壓 ÷ 電阻)。
- 安培計串聯接入;伏特計並聯跨接。