附录21-1 基本电学知识.pdf

普通 物理實驗 附錄 21_1-1 附錄附錄 21-21-11 基本電學知識基本電學知識 附錄附錄 2121--11 基本電學知識基本電學知識 一 一 基本觀念及名詞說明基本觀念及名詞說明 ： ： 一一 基本觀念及名詞說明基本觀念及名詞說明 ：： 1. 1. 電的現象電的現象 ：： 1.1. 電的現象電的現象 ：： 摩擦後的尺可以吸引小紙屑 ；電器的插頭插入或拔出插座時 ，常會有火花產 生；雷雨天 ，雷聲響起之前會有閃電發生 ；上述種種都是有關電的現象。這些 人類日常生活中常見的現象發生的原因是 ：電磁力── 自然界存在的四種基本 作用力中的一種 ；其他三種基本作用力為萬有引力、強力 、弱力 。 2. 2. 電荷電荷 ： ： 2.2. 電荷電荷 ：： 物體要有電荷 ， Q q Q F F q 才會有電力的作 用，也才會有種 F r F r 種的電磁現象 ； (a) (b) 即：電荷是電力 存在 的原因 。電 圖 A21─1：(a)Qq 同號時 ，兩電荷間為排斥力(b)Qq 異 荷常用的記號為 號時 ，兩電荷間為吸引力。 Ｑ或ｑ。單位為 庫侖 。 電荷共有兩種 ：一是正電 ，另一是負電。同性電之間互相排斥 ，而異性電之間 互相吸引 。例如 ：正電荷和正電荷排斥 ，而正電荷和負電荷之間則相互吸引 ， 如圖A21─1。 由原子的尺度來看 ：在構成物質的原子中 ，外圍的電子帶的是負電；而原子核 則是由帶正電的質子及不帶電的中子所組成 。一般的物體之間 ，並沒有電力的 存在 ，這是因為物體內 ，電子數和質子數一樣多 ，這稱為電中性 ，此時巨觀 上，物體便無法看出有電荷的存在 。 巨觀上 ，最常見產生電荷的方法為摩擦起電。例如 ：當玻璃棒與毛皮摩擦後 ， 兩者都會帶有電荷 。而當物體摩擦或其它原因而失去或得到電子時 ，它便不再 是電中性 ；此時說它是帶有電荷 （稱為帶電或荷電）。失去電子的物體稱為帶 正電 ，得到多餘電子的物體稱為帶負電。 3. 3. 電流電流 ： ： 3.3. 電流電流 ：： A21_1-2 附錄 21-1 電流是電荷移動 (流動 )的現象 ，電流常用的記號為I，單位為安培 (A)。電荷 移動的原因是因為受到電力的作用 ，或其他裝置產生的電位差所引起的電場的 作用 。 定義 ：對某一截面而言 ，單位時間內所通過的總電荷數稱為電流 ，以數學式表 示為 ： ∆Q dQ I = , or I = ∆t dt 在導體中 ，電流是因為導體內的自由電子移動所造成 ，而在電解質中則由移動 的正 、負離子及電子所形成 。 4. 4. 電力與庫侖定律電力與庫侖定律 ： ： 4.4. 電力與庫侖定律電力與庫侖定律 ：： 物體具有電荷 ，則會與其他有電荷的物體產生交互作用 ，這稱為電力。電力常 用的記號為 F，單位牛頓 ，與一般的力均相同。 庫侖定律 ：兩電荷間之作用力 ，與兩電荷所帶電量的乘積成正比 ，與其間距離 r 的平方成反比 ，並且 ：力的方向在兩電荷的連心線上。不考慮方向時 ，庫侖 定律以數學式表示可寫為 Kq q 1 9 2 2 1 2 F =