决定元件是供应或吸收多少能量.PPT

1基本電路關念 陳進祥 朱弘仁 陳曦照 譯 Irwin 原著 滄海書局 出版 1.1 單 位 系 統 國際單位制的導出單位 1.2 基本度量 電荷觀念可用以描述電氣現象，其特性為： 具有雙極性 以離散的量存在(1.6×10-19庫侖) 電荷分離及運動 電 流 current 單位時間內之電荷的變化率會形成電流，亦即 電 流 流 向 電流方向以正電荷移動的方向為準。 交流電與直流電 電 壓 voltage 單位電荷在兩點上能量準位的不同，亦即 被動符號規則(passive sign convention) 1.3 電 路 元 件 一般的元件視為端點元件，這些元件可以 分為主動元件(active element)與被動元件 (passive element)。 主 動 元 件 主動元件主要分為下列四種： 獨 立 電 源 相 依 電 源 相 依 電 源 相 依 電 源 * * 燭光 光度 K 克耳文 溫度 A 安培 電流 s 秒 時間 kg 公斤 質量 m 公尺(米) 長度 符號 基本單位 量 國際單位制(International System of Units, SI)： tera giga mega kilo hecto deci 字首 T G M k h d 符號 1012 109 106 103 102 10-1 十羃次 c centi 10-2 m milli 10-3 μ micro 10-6 n nano 10-9 p pico 10-12 f femto 10-15 符號 字首 十羃次 Wb/A Wb 亨利 電感 V?s F 韋伯 磁通 C/V H 法拉 電容 A/V S 西門 電導 V/A Ω 歐姆 電阻 W/A V 伏特 電位 A?s C 庫侖 電量 J/s W 瓦特 功率 N?m J 焦耳 能量 kg?m/s2 N 牛頓 力 s-1 Hz 赫芝 頻率 單位 符號 單位名稱 量 或 i = 電流，單位為安培(A) q = 電量，單位為庫侖(C) t = 時間，單位為秒(s) 1安培為每秒產生1庫侖的電荷 (a) 表在導線上任何一點每秒皆由左到右通過2庫侖的電荷。 (b)表在導線上任何一點每秒皆由右到左通過3庫侖的電荷。 例子： 試計算圖(a)電路中， 決定100庫侖電荷通過電路 須多少時間? 解： 100 = (2)(t) t = 50(s) (a)交流電(alternating current, ac)：電流隨時間變化 (b)直流電(direct current, dc)：電流保持定值 (a) (b) v = 電壓，單位為伏特(V) w = 能量，單位為焦耳(J) q = 電量，單位為庫侖(C) 1伏特=1焦耳/庫侖=1牛頓?公尺/庫侖 在a、b點間移動一單位正電荷，則移動所需之能 量即為這兩點間的能量準位之差值，也就定義為 電壓。亦可用來說明某一點之電位較另一點為高。 點A較點B高2伏特 點A較點B低5伏特 +和-號定義電壓的參考極性。 若V為正，則點A的電位較點B高V伏特，假若有一單位正電荷從A到B，則電荷將對電路釋放出能量，本身會減少V焦耳的能量； 若V為負，則點A的電位則較點B低V伏特，一單位正電荷從A到B，則電路將施加能量給電荷，點荷本身會增加V焦耳的能量。 典型之電流電壓值 元件供給能量或吸收能量的決定 例子： 當1庫侖電荷由 下圖B移至A會吸收5 焦耳的能量，求A及B 點的電壓值? 解： 5=(1)V V=5(V) (a)圖2A表每秒有2庫侖的電荷從A到B，且每庫侖電荷會失去3焦耳的能量，元件每秒可吸收6焦耳的能量。因此當元件吸收能量時，正電流是由正端流入。 (b)圖2A表每秒有2庫侖的電荷從B到A，且每庫侖電荷會獲得3焦耳的能量，元件每秒可提供6焦耳的能量。因此當元件供給能量時，正電流是由負端流入。 功 率 power p = 功率，單位為每秒焦耳或瓦特(W) 因 v 及 i 都是時間函數，所以功率亦為時間函數，因此能量從 t1 到 t2 的變化可以下式表示： S2 S1 A A’ B B’ 吸收能量 供給能量 負 負 供給能量 吸收能量 正 負 供給能量 吸收能量 負 正 吸收能量 供給能量 正 正 S2 S1 電流I(A) 電壓(V) 因 v 及 i 的乘積及其符號可決定功率的大小量值及其符號。藉由被動符號規則，則可知：1.功率的符號為正的，則表示功率將被元件吸收； 2.功率的符號為負的，則表示元件供給功率。 若元件吸收功率則為被動元件(passive element);若元件供給功率則為主動元件(active element)。 例子 若元件接收20瓦特