第四篇電學

Size: px

Start display at page:

Download "第四篇電學"

守亭燕
5 years ago
Views:

1 汽油電學篇第零章基本電學 0 1 第 0 章基本電學第 1 節概述汽車主要產生電的來源 1. 化學作用 : 利用化學作用來產生電例 : 汽車電瓶乾電池等 2. 磁生電 : 利用電磁作用而產生電例 : 發電機發火線圈變壓器 3. 摩擦生電 : 一般靜電之產生法例如 : 汽車輪胎在地面滾動產生靜電 4. 靜電 : 靜電感應之運用例 : 電容器電流 (current, 簡稱 I ) 1. 定義 : 電子流動的現象 2. 特性 : 電流是由電壓高往電壓低流動, 電流是由正極流向負極, 電子流是由負極流向正極 3. 計算單位 : 單位時間內通過的電容量, 而每秒鐘流過 1 庫侖 ( 個電子 ) 的電量稱為 1 安培 (A,ampere), 電流計算的公式如下 : Q ( 庫侖 ) I= T 圖 1-1 電流與電子流之分 4. 電流的種類 : 直流電交流電脈流電暫流電直流電 (direct current, 簡稱 D.C.): 電流方向保持一定, 不會改變的電, 例如 : 電瓶交流電 (alternating current, 簡稱 A.C.): 電流方向經常改變的電, 例如 : 家用交流電 110V 脈流電 (pulsating current): 屬直流電的一種, 電流忽大忽小, 但仍為一定方向的電暫流電 (Transient current): 瞬間的電流, 例如 : 電剛進入線圈中, 短暫不穩定的電流 5. 電流之效應 :(1) 電流化學效應如 : 電焊, 電瓶充電等 (2) 電流磁效應如 : 繼電器, 電磁開關等 (3) 電流熱效應如 : 電燈炮, 電暖器等 6. 電學單位英文字首代號的倍數意義 : 字首縮寫倍數億 (giga) G 10 9 百萬 (mega) M 10 6 仟 (kilo) K 10 3 毫 (milli) m 10-3 微 (micro) u 10-6 奈 (nano) n 10-9 微微 (pico) p 電流單位的換算 :1A=10 3 ma=10 6 ua( 安培千分安培微安培 )

汽油電學篇第零章基本電學 0 2 0-1-3 電壓 (voltage, 簡稱 V ) 1. 定義 : 推動電子流動的力量, 無電壓即無電流, 電壓的單位為伏特 (v,volt) 2. 電壓的種類 :(1) 直流電壓 (DCV): 如電池 (2) 交流電壓 (A.C.V): 如台電 110V 交流電 3.

2 汽油電學篇第零章基本電學電壓 (voltage, 簡稱 V ) 1. 定義 : 推動電子流動的力量, 無電壓即無電流, 電壓的單位為伏特 (v,volt) 2. 電壓的種類 :(1) 直流電壓 (DCV): 如電池 (2) 交流電壓 (A.C.V): 如台電 110V 交流電 3. 電壓單位的換算 :1KV=1000V=10 6 mv( 千伏特伏特千分伏特 ) 電阻 (resistance, 簡稱 R ) 1. 定義 : 電流移動時的阻力而言 2. 電阻的種類 : 導體 (conductor): 可以讓電通過的物體, 如 : 銀銅鐵絕緣體 (isulator): 不可以讓電通過的物體, 如 : 雲母玻璃半導體 : 某種情況下可以讓電通過的物體, 但有時情況電也無法不可通過, 如 : 二極體電晶體, 依耐電能力而言 3. 電路上電阻大小影響因素 : (1) 導線材質 (2) 導線長短成正比 (3) 導線粗細 ( 截面積 ) 成反比 (4) 導線溫度成正比除負溫度係數電阻外 (5) 導線狀況 ( 鬆動搭鐵不良 ) L R: 為導線之電阻 R=ρ ρ: 為該導線之電阻係數 A L: 為導線之長度 A: 為導線之截面積 4. 電阻單位 (Ω), 單位換算 :1KΩ=1000Ω,1MΩ=1000KΩ=10 6 Ω 圖 1-2 固定電阻圖 1-3 可變電阻器 5. 色碼電阻電阻大小的表示法 : 第一位數代表十位數第二位數代表個位數第三位數代表零的數, 即 10 第三位代表數字第四位數代表誤差值

3 汽油電學篇第零章基本電學電的計算一歐姆定律 (Chm s law) 1. 將電壓電流電阻三項的關係, 用一公式來代表 : 電壓 = 電流電阻,V=I R 2. 若不同的負載流入的電流相同時, 若測得某負載的電壓較大者, 則表示該負載的電阻也較大 3. 若不同的負載流入的電壓相同時, 若測得某負載的電流較大者, 則表示該負載的電阻較小 4. 若一個的負載, 若施加電壓愈大時, 則流於該負載的電流也愈大圖歐姆定律二電功率 (power, 簡稱 p) 1. 電功率定義 : 是一秒鐘電作功的能力, 或一秒鐘消耗多少電量的大小, 單位為瓦特 (W,watt) 2. 電功率公式 : 電功率 = 電壓電流 (P=VI) 3. 與歐姆定律的關係互算 : V V 2 P=VI=IR I=I 2 R, P=VI=V = R R 4. 與馬力單位的互算 :1PS( 公制馬力 )=735W,1HP( 英制馬力 )=746W 5. 燈泡 12V48W 的表示, 該燈泡使用於 12V 電源電路, 消耗 48W 的電功率, 流過的電流為 4A, 電阻為 3Ω, 若該燈泡不使用於 12V 電源電路時, 則該燈泡不變的是電阻值, 其他的皆已改變 6. 通常說明大燈泡者, 表示其燈泡的電阻小, 流過的電流大, 發熱大較亮 ; 而小燈泡者, 表示其

4 燈泡的電阻大, 流過的電流小, 發熱小較暗汽油電學篇第零章基本電學 0 4 三電功 (Work, 簡稱 w) 1. 電功的定義 : 即某一時期電所作的功或消耗的電量大小, 單位為焦耳 (Joule) 2. 電功 = 電功率時間 (W=P t) 3. 與電的互算 :1Joule=1Watt-sec(1 度電 =1000 瓦 - 小時 =1 千瓦時 ) 4. 與其他公式結合的互算 :W=P t=e.i.t=e.q 第二節電路電源電路的種類 : 一串聯電路 (series circuit) 1. 定義 : 含一個以上元件負載, 只有一條電流通過的電路, 又稱分壓電路 2. 電壓電阻電流與各負載的關係 : 總電壓 = 分電壓和 E T =E 1 +E 2 +E 3 + 總電阻 = 分電阻和 R T =R 1 +R 2 +R 3 + 電流相同, I T =I 1 =I 2 =I 3 =I N 3. 電路的總電阻愈大, 總電流亦愈低, 流過各負載的電流皆相同 4. 任一負荷斷路, 電路即告中斷 5. 若電瓶串聯時, 則總電壓為兩電瓶電壓相加, 但總電容量仍不變圖 1-6 串聯電路二並聯電路 (parallel circuit) 1. 定義 : 含二條以上電流通路的電路, 又稱分流電路 2. 總電壓總電阻總電流與各負載的關係 : 電壓相等 E T =E 1 =E 2 =E 3 =En 電阻 = R T R 1 R 2 R 3 R N 總電流 = 分電流和,I T =I 1 +I 2 +I 3 +I 負荷愈多並聯電路, 總電阻愈小, 總電流會愈大 4. 分配電流依分路電阻大小決定 ; 分電阻愈小, 則分電流愈大 ; 分電阻愈大者, 則分電流愈小 5. 任一負荷斷路不影響其他負荷通路, 但並聯後的總電阻會變大, 總電流變小 6. 若並聯的負載分電阻變小時, 則總電阻變小, 則總電流變大 ( 例如 : 將方向燈燈泡改為大燈泡者 ) 7. 若並聯的負載分電阻變大時, 則總電阻變大, 總電流變小 ( 例如 : 將方向燈燈泡改為小燈泡者 ) 7. 不同電壓的電瓶不能並聯, 若兩個 12V 電瓶並聯時, 則總電壓不變, 總電容量相加

5 汽油電學篇第零章基本電學 0 5 圖 1-7 並聯電路三複聯電路 (series-parallel circuits) 1. 定義 : 在同一電路中, 同時有串聯, 並聯存在 2. 計算時先計算並聯電路, 再計算串聯電路圖串並聯電路 6 3 例 : 圖 1-8 所示 : 總電阻 R T =2+ =2+2=4(Ω) 6+3 E 12 總電流 I= = =3(A) R 4 電壓 V 2 =12-2(Ω) 3(A)=6(V) V 2 6 流通 6Ω 電阻之電流 I 2 = = =1(A) R 2 6 V 3 6 流通 3Ω 電阻之電流 I 3 = = =2(A) R 電線 (wire) 一汽車上電線之選用須考慮到下因素 1. 電線的材質 2. 電線的粗細 3. 電線之載流量 4. 電線絕緣強度 5. 使用的環境二電線的號數與直徑 1. 一般採用美國線規 (A.W.G.,America wire gauge) 或英國線規 (B.W.G., Britsh wire gauge) 之編號

6 汽油電學篇第零章基本電學 0 6 圖 1-23 量線規 2. 美國線圈從 0000 至 40 號, 分成 44 種號數 3. 號數愈小, 電線愈粗, 號數愈大, 電線愈細 (40 號電線最細 ) 4. 電線直徑以密爾 (Mil) 表示 1 密爾 =0.001"( 直徑圓面積 ) 如 :10 號電線直徑約 0.1 吋 ( 即 100 密爾 ), 若 20 時, 長度若為 1000 呎長, 其電阻約 1Ω 5. 電線每大 3 號, 銅線電阻約增 1 倍, 每磅重之電線長度約增 1 倍, 電線每大 10 號, 銅線電阻約增 10 倍, 斷面積約小十倍 6. 一般導線, 溫度愈高, 電阻愈大 ( 正溫度係數 ) 7. 一般電瓶電路電線, 常用者號電線, 而接於電瓶之火線及搭鐵線, 常用者號電路的計算公式一克希荷夫電流定律 1. 定義 : 任意電路上任一點, 其流入電流總成必等於該點流出電流的總和, Iin= Iout, 又稱電流定律例 : 如圖 1-9 求 I1 I2 I3 I4 值解 : 依據克希荷夫電流定律 4+1=2+I 1 I 1 =3A 3+6=5+I 2 I 2 =4A 4+2+I 3 =10 I 3 =4A 3+2+4=I 4 I 4 =9A 圖節點電流二克希荷夫電壓定律 1. 定義 : 任一封閉電路, 其電壓升總和必等於電壓降之和, 又稱電壓定律, Ein= Eout 例 : 如圖 1-10 求 V 1 值

7 汽油電學篇第零章基本電學 0 7 解 : 應用克希荷夫電壓定律 12=V 1 +V 2 +V 3 +V 4 12=V V 1 =4 伏特圖串聯電路第三節汽車電路之故障完整電路 (circuit): 電路欲成通路應有電源 (electric sources) 負載 (load) 導線 (wire) 迥路 (earth), 四者缺一不可, 當然為了安全, 可再加入保險絲開關等件圖完整電路斷路 (Open Circuit): 1. 定義 : 電路中中斷不通, 即是斷路, 總電阻成, 總電流為 o 2. 現象 : 無法作用, 可能為負載燒毀斷路或無法形成完整的電路 3. 斷路檢驗 : 電壓表 (voltmeter):θ 棒接車上任一處搭鐵, 棒接測量點, 若是在斷點前, 則可量得電瓶電壓 ; 若於斷點後, 則無法量得電壓值檢驗燈 (test lights): 一端接車上任一處搭鐵, 一端接測量點, 若是在斷點前, 則檢驗燈亮 ; 若於斷點後, 則燈泡無法亮歐姆表 (ohmmeter): 電源需先切斷, 一棒接車上任一處搭鐵, 一棒接測量點, 若是在斷點前, 則可量得電阻指針擺動 ; 若於斷點後, 則無法量得電阻指針不擺動圖斷路的測量短路 (Short Circuit): 1. 定義 : 電路中縮減, 但不碰觸車身外殼, 即是短路, 電路中總電阻變小, 總電流變大

8 汽油電學篇第零章基本電學現象 : 不作用或隨提供電壓高而作用, 通常在負載內線圈上最常發生 3. 短路檢驗 : 歐姆表 : 電源需先切斷, 一棒接負載電源入口, 一棒接負載電源出口, 若量得電阻值較標準值低時, 即為短路電流表 : 串聯於電路中, 棒接電源,Θ 棒接負載, 若量得電流值較標準值大時, 即為短路圖短路的測量搭鐵 (grounded circuit) 1. 定義 : 電路中, 不應搭鐵 ( 與車身車架碰觸 ) 而通了, 與短路似同, 成故障搭鐵 2. 現象 : 在負載之前發生, 電線或保險絲燒掉 ; 負載之後, 則可能無法控制 3. 搭鐵檢驗 : 從現象中判斷電流表 : 電瓶火線拆下, 電表棒接電瓶正極,Θ 棒接火線, 再將電路元件一一拆除, 直到找到無消耗電流為止, 即可何處搭鐵了電壓表 :Θ 棒接車上任一處搭鐵, 棒接測量點, 若是在搭鐵前的負載前, 則可量得電壓 ; 若於搭鐵前的負載後, 則無法量得電壓值檢驗燈 : 一端接車上任一處搭鐵, 一端接測量點, 若是在搭鐵處, 則檢驗燈不亮搭鐵不良 ( 接觸不良 ) 1. 定義 : 電路中狀況不良產生的接觸不良, 使電阻變大, 電壓降變大 2. 現象 : 一般接觸不良則造成負載不會作用或作用不良 ; 或造成其他負載的異常作用 3. 檢驗 : 電壓表 : 棒接可疑處的電源端,Θ 棒接車身搭鐵, 量取電壓降值, 若超過 0.2V 以上時, 則表示電阻太大電流表 : 串聯於電路中, 棒接電源,Θ 棒負載, 若量得總電流值較標準值小時, 即為總電阻太大

9 汽油電學篇第零章基本電學 0 9 圖搭鐵不良的現象第四節電路元件電容器 (condenser) 1. 電容器是一種存電 ( 靜電 ) 之容器 2. 有二片金屬片之間, 夾上一層絕緣介質, 就成為一個電容器絕緣介質臘紙雲母或空氣 3. 電容器具有充電及放電的作用 4. 電容器的電容量 (capacity) 計算公式如下 : A C= d C: 電容器的電容量單位為法拉 (Farad) A: 金屬片的有效面積單位為平方米 (m 2 ) d: 兩金屬片間的距離單位為米 (m) : 介質的介電常數 ( 依不同的介質, 有不同的介電常數 ) 圖電容器的構造 5. 若一個電容器在 1 伏特的電壓下, 能夠容放 1 庫侖電量 ( 個電子 ) 此電容器之電容量就是 1 法拉因法拉之單位太大, 通常以微法拉 (mfd) 或微微法拉做單位 1 1 微法拉 =1mfd=1μf= F=10-6 法拉微微法拉 =1μμf=1pf= μf=10-6 微法拉

10 汽油電學篇第零章基本電學 0 10 圖電容器的充放電 6. 汽車分電盤之電容器, 電容量通常在 0.16~0.27μf 7. 電容器的串聯和並聯電容器串聯時, 總電容量減少 = C T C 1 C 2 C N 電容器並聯時, 總電容量增加 C T =C 1 +C 2 + +C N 8. 電容器的阻抗 : 電容器之阻抗 ( 電阻 ), 稱為容抗 ( 即電抗之一種 ) 電容量愈大, 週率愈高, 其阻抗愈小 1 容抗 (Xc) 之單位為 Ω( 歐姆 ) Xc= 週率 (f) 之單位為 C/S( 週 / 秒 ) 或 H ( 赫芝 ) 2π f c 電容量 (C) 之單位為 f( 法拉 ) 直流電對電容器充滿電時, 則視為斷路 ; 交流電則視為通路 9. 電容器之種類 : (1) 依電容器電容量可否調整而分 : 固定電容器可變電容器 (2) 以絕緣介質可分為下列幾種 : 紙質電容器油質電容器雲母質電容器電解質電容器 10. 電容器在汽車上之應用 (1) 電瓶點火系統之低壓電路 (2) 發電機之輸出線頭之濾波電容器 (3) 電晶體電路上 11. 電容器的標示

11 汽油電學篇第零章基本電學 0 11 表 1-12 電容器的誤差表 1-13 電容器的耐壓 [ 例 1] [ 例 2] [ 例 3] 電容量 = 電容量 = 電容量 = 12. 電容器的測試 : 使用歐姆表, 轉至適當的檔位 ( 汽車電容器需轉側 R 10K) 先使電容器的兩端互碰, 先行放電使用測試棒測電容器的兩端, 表內指針應先右擺後至左底不動 ; 若皆不動則表示斷路 ; 若偏右至底後不後則表漏電再互換測試棒測電容器的兩端, 表內指針應再先右擺後至左底不動 ( 先放電後再放充電 ) 二極體 1. 在原子內原子核有質子 ( 帶正電 ) 中子及電子 ( 帶負電 ), 在最外層的電子,

12 汽油電學篇第零章基本電學 0 12 稱為 " 價電子 " 2. 四價原子 ( 矽鍺 ) 為半導體, 彼此自成 8 偶體結構後為共價鍵存在, 成為純半導體的絕緣體 3. 三價原子 ( 鋁鎘硼銦鎵 ) 摻雜入四價原子內時, 最外層產生一個電洞, 此種材料稱為 P 型半導體圖純半導體晶體 P 型半導體 N 型半導體 4. 五價原子 ( 磷砷銻 ) 摻雜入四價原子內時, 最外層產生一個自由電子, 此種材料稱為 N 型半導體 5.PN 二極體連接接面, 由於正離子和負離子佔據, 無電流載子 ( 正或負 ) 存在, 稱為空乏區 ( 空乏層 ), 又稱 " 空間電荷區 " 6. 電池 ( 電瓶 ) 正極貝有吸引電子, 排斥電洞特性, 負極具有吸引電洞排斥電子的特性, 故 PN 二極體,P 型半導體接正極,N 型半導體接負極, 產生電池不斷補充電荷載子而流通, 成為順向偏壓若接反時, 空乏層會加大, 成為逆向偏壓, 無法導通圖 1-14 PN 接面圖二極體特性曲線 7. 逆向偏壓中, 無法導通, 但達至崩潰電壓時, 少數載體獲得能量撞擊破壤共價鍵, 而產生大量的電子電洞, 再繼續破壤而燒毀二極體 8. 以矽質為基體的二極體, 其順向電壓只要 0.2~0.3V 即可導通 ; 以鍺質為基體的二極體, 其順向電壓只要 0.6~0.7V 即可導通 9. 二極體的測試 : 使用歐姆表, 轉至適當的檔位 ( 通常 R 1 檔 )

13 汽油電學篇第零章基本電學 0 13 利用歐姆表內乾電池的 Θ 電, 使用測試棒測二極體的兩端, 若電接二極體的 P 極,Θ 電接二極體的 N 極, 則表內指針應右擺, 可得電阻值, 為順向電壓再互換測試棒測二極體的兩端, 表內指針應在左底不動, 電阻, 為逆向電壓若測得皆不通, 表示為斷路 ; 若測得皆通, 則表示為短路了曾納二極體 1. 作用時機 : 二極體工作於崩潰區, 稱為曾納二極體, 使用時與電源逆向連接, 通常必需接一電阻控制電流以免燒壞, 大部份作穩壓作用 2. 流過二極體的電流不得大於 Izmax( 曾納二極體最大電流值 ) 3. 要保持工作於崩潰區, 電流通常需大於 5mA 4. 曾納二極體通常與負載電阻並聯連接, 使負載電阻兩端維持在定電壓上 5. 曾納二極體的測試 : 與測二極體方法相同圖 1-15 PN 二極體實體圖和代表符號圖 1-16 曾納二極體的順向及逆向特性圖曾納二極體的作用電晶體 1. 將三層晶片分別出接線, 中間的一片稱為基極 (base,b), 另外兩片分別為射極 (emitter, E) 和集極 (collector,c), 如圖電晶體正常工作即在基極和射極之間加上順向偏壓, 而在基極和集極之間, 加上逆向偏壓 I E =I B +I C 3.NPN 電晶體工作原理, 射極的多數載子是電子, 摻入五價雜質的量較多, 而基極很薄, 摻入三價雜質的量較少電洞較少故從射極進入基極的電子, 形成 I B, 其他電子, 受集極電池電場吸引形成 I C, 故產生工作, PNP 電晶體工作原理相同, 射極電子變成電洞, 基極成電子 ( 少量 )

14 汽油電學篇第零章基本電學 0 14 圖電晶體結構與符號 4. 電晶體的測試 : 使用歐姆表, 轉至適當的檔位 ( 通常 R 1 檔 ) 可以兩支腳互相的判斷, 利用歐姆表內乾電池的 Θ 電, 使用測試棒與測二極體的兩端的方法, 可先判斷電為接二極體的 P 極,Θ 電接二極體的 N 極, 找出共同的接腳 ( 即基極,B), 而判斷電晶體為 NPN 或 PNP 若為 NPN 電晶體時, 已找出的基極 (B) 一腳, 另二腳可一腳假設為射極 (E), 另一腳為集極 (C), 再以 B C 極兩腳以大姆指相接,C 極以電池測試棒接,E 極以電池 Θ 測試棒接, 歐姆表內指針應偏右底擺動, 即假設的兩腳為正確 ; 反之不動或擺動量少, 即假設的兩腳相反若為 PPN 電晶體時, 已找出的基極 (B) 一腳, 另二腳可一腳假設為射極 (E), 另一腳為集極 (C), 再以 B C 極兩腳以大姆指相接,E 極以電池測試棒接,C 極以電池 Θ 測試棒接, 歐姆表內指針應偏右底擺動, 即假設的兩腳為正確 ; 反之不動或擺動量少, 即假設的兩腳相反矽控整流器 1. 矽控整流器 (Silicon-Controlled Rectifier, 簡稱 SCR) 是由 PNPN 四層半導體所組成, 三個端點為陽極 (canode,a) 陰極 (cathode,k) 和閘極 (gate,g) 圖 1-18 SCR 的電路符號圖 1-19 SCR 之等效電路 2.SCR 電晶體等效電路, 可視為 PNP 及 NPN 電晶體之組合,SCR 一旦由閘極觸發導通後, 使可自行循環放大, 不需閘極訊號, 故閘極只能控制 SCR 導通 ( 圖 1-19) 3.SCR turn off 方法有兩種陽極中斷法 : 由陽極的電源切斷電容器放電中斷陽極法 : 利用另一電容器將電源吸離開陽極,SCR 即斷路閘極中斷法 : 提供閘極 (G) 一負電壓, 使電源切斷

15 汽油電學篇第零章基本電學 0 15 圖 1-20 陽極維持電流 turn off 方法圖 1-21 電容器放電 turn off 方法第五節電錶 (electric meter) 基本原理一原理為利用永久磁鐵間內所裝之線圈, 通以電流時磁力克服游絲彈簧, 線圈產生偏轉, 而指出欲測之值圖 1-22 二使用電表注意事項 : 1. 每使用前須歸零 2. 不知其欲測量值, 以最大刻度測量值先測量之, 再調整, 不可超過電表額定範圍 3. 電表應放置平穩, 保持乾淨 4. 注意按線測試方法

汽油電學篇第零章基本電學 0 16 圖 1-22 儀表的運轉零件圖三用電錶錶面 0-5-2 電流錶 (Amper meter) 一電流錶種類 : 直流電流錶 (D.C.A.) 及交流電流表 (A.C.A.) 兩種二交流電流錶之線頭不分 (+) (-), 但直流電流錶之線頭分 (+) (-) 端, 不能接錯三電流錶內部有一線圈與另一可調的電阻 ( 檔位鈕 ) 互並聯, 測量電路電流時, 與電路串聯四直流電流錶使用應注意事項 : 1.

16 汽油電學篇第零章基本電學 0 16 圖 1-22 儀表的運轉零件圖三用電錶錶面電流錶 (Amper meter) 一電流錶種類 : 直流電流錶 (D.C.A.) 及交流電流表 (A.C.A.) 兩種二交流電流錶之線頭不分 (+) (-), 但直流電流錶之線頭分 (+) (-) 端, 不能接錯三電流錶內部有一線圈與另一可調的電阻 ( 檔位鈕 ) 互並聯, 測量電路電流時, 與電路串聯四直流電流錶使用應注意事項 : 1. 使用時必須與電器串聯 2. 接線時須注意極性 :(+) 端接電位高處,(-) 端接電位低處 3. 須注意表中最大額定範圍, 不可超過, 通常日式指針式三用電錶, 最大只可測至直流電流 250mA 4. 欲以微安錶測量大電流時, 只須並聯一低電阻之分流器即可電壓錶 (Volt meter) 一電壓錶種類 : 直流電壓表 (D.C.V. 或 ) 及交流電壓 (A.C.V 或 ) 兩種二交流電壓錶之線頭不分 (+) (-) 但直流電壓錶則應注意(+) (-) 極性, 不可接錯三電壓錶內部有一線圈與另一可調的電阻 ( 檔位鈕 ) 互相串聯, 測量電路電流時, 與電路的負載並聯四直流電壓錶使用應注意事項 : 1. 電壓錶使用時須與電器並聯 2. 直流電壓錶接線時應注意極性 : 電壓錶 (+) 接到電器之正 (+),(-) 接到電器 (-) 電處 3. 須注意額定範圍, 不可超過 4. 欲以微伏錶測量大電壓時, 只要串聯一高電阻之倍率器即可

17 汽油電學篇第零章基本電學 0 17 五以電壓錶測量電路之電壓降 (voltage drop) 時, 應先使電路成通路狀態歐姆錶 (Ohm meter) 一歐姆錶係用以量取電器電阻值之大小二歐姆錶之 0 刻度在右端電流錶電壓錶均在左端, 歐姆錶之錶面刻度不均勻電流錶電壓錶的刻度平均三歐姆錶內部有電池, 使用時外界不能有電源電流錶電壓錶則外部有電源才能測量四歐姆錶內部有一線圈與基本電阻 ( 通常為歐姆錶刻度中間值 20Ω) 與另一可調的電阻 ( 檔位鈕 ) 互並聯, 測量電器零件兩端, 讀取電阻值五歐姆錶在每次使用前, 須將兩檢驗棒交接以調整零位電流錶電壓錶則不必六測量電器零件時應使其獨立, 避免量得其他零件電阻七在日式電表中, 負極插座 (-) 連接到電表內電池的 "+" 端正極插座 (+) 連接到電表內電池的 "-" 端, 而美式電表, 則相反之八歐姆表選擇開關若 R 1,R 10,R 1K 無法歸零時, 查看 1.5V 2 電池是否良好, 若 R 10K 檔無法歸零, 查 9V 電池是否良好, 若電力不足即更換之第六節電磁原理電生磁一磁力線 (magnetic lines) 的特性 : 1. 磁力線均由 N 極出發, 經空間而入於 S 極, 再由 S 極經磁鐵內部而回至 N 極為一種有方向性之封閉曲線 ( 如圖 1-24 所示 ) 圖 1-24 磁力線方向 2. 磁力線愈多愈密, 則磁性愈強 3. 磁力線能穿過任何抗磁體, 但不能穿過導磁體 4. 磁力線如被導線切割, 立刻又連合成完整的磁力線 5. 同極性則相斥, 異極性則相吸二電磁 (electric magnetism): 1. 凡有電流的地方, 皆有磁場發生, 磁力線方向的測得可利用 (1) 安培右手定則 : 一電線電流流入時, 大姆指代表電流方向, 四指代表磁力線方向 (2) 線圈右手定則 : 一線圈電流流入時, 四指代表電流方向, 大姆指代表磁力線方向 N 極

18 汽油電學篇第零章基本電學 0 18 圖 1-25 安培右手定則圖 1-26 螺旋線圈定則 2. 增大磁力的方法 : (1) 線圈電流愈大, 磁力愈強 (2) 線圈圈數多, 磁力愈強線圈的磁力是以安培匝數成正比如圖 1-27 (3) 線圈中放入鐵蕊, 可使線圈磁力變強圖 1-27 兩線圈磁力相等磁生電 ( 線圈的感應電 ) 一楞次定律 (Lenz's Law) 1. 感應電的產生, 係抵抗磁力線之變化 ; 感應電流的方向, 係阻止感應作用的發生 2. 故當有磁力線在線圈上移動時, 則線圈可感應而生電圖 1-28 楞次定律二線圈中感應電壓之極性 : 1. 線圈之自感應 (self induction): 只在磁通變化時, 即電路開閉的瞬間, 當電路的磁通穩定時, 則即無自感應的電壓當線圈的匝數愈多時, 則產生抵抗磁力線變化的電動勢也愈強, 即自感應電壓愈高 2. 線圈之互感應 (mutual induction): 當兩線圈有一線圈有磁通的變化時, 則另線圈即感應出電壓來

19 汽油電學篇第零章基本電學 0 19 圖 1-29 自感應電壓的產生佛萊銘右手定則 ( 發電機定則 ) 1. 將右手的大姆指食指中指伸出, 互成直角, 若食指表示磁場 ( 磁力線 ) 方向, 姆指表示導體在磁場內運動的方向, 則中指的方向, 即為此導線上應電流的方向圖導線與磁力線產生相對運動時, 可產生感應電壓, 圖感應電壓的公式 : E=B L V sinθ, E: 感應可得的電壓 B: 磁通密度 L: 磁場有效的長度 V: 相對速度 sinθ: 導線與磁力線的角度圖 1-30 佛萊銘右手定則圖 1-31 導線或磁通線間之相對產生電壓佛萊銘左手定則 ( 馬達定則 ) 1. 將左手伸出, 拇指食指中指互成垂直, 拇指代表體運動方向, 食指代表磁場方向, 中指代表電流方向, 圖將通電之導線置於磁場中, 則導線產生之磁力線與磁場之磁力線相互作用之結果, 會使導線產生運動 3. 感應運動力的公式 : F=B L I sinθ, F: 感應可得的運動力 B: 磁通密度 L: 磁場有效的長度 I: 通電電流的大小 sinθ: 導線與磁力線的角度

20 汽油電學篇第零章基本電學 0 20 圖 1-32 佛萊銘左手定則圖導線產生的受力方向

ch05

ch05 物理系光電組二年級電子學單元七 BJT 電晶體授課老師 : 輔仁大學物理系副教授張敏娟 2015 spring 1 物理系光電組二年級電子學單元七 BJT 電晶體 BJT 電晶體基本原理 1 BJT 電晶體把 N 型和 P 型半導體, 再組合, 變成電晶體 BJT 電晶體是一個把訊號放大的元件 3 BJT 電晶體三端元件 4 BJT 有兩種組成 NPN 型 PNP 型 5 N

第 四 篇 電 學

第四篇電學