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基本電學(Basic Electricity),是電學電力學電子學電路學等)的基礎學科。

目录

基本概念编辑

基本單位编辑

種類 變數符號 單位 單位名稱 定義 相關
電壓   V 伏特 在電子元件或電路兩端的電位差

 
 

電流   A 安培 在單位時間內自導體截面積所通過的電量

 
 
 

電阻   Ω 歐姆 導體本身反抗電子流動的阻力
 
 
電阻率
歐姆定律
電阻溫度係數
電阻色碼
電導   S 西門子   電導率
電容   F 法拉  
電感   H 亨利   法拉第電磁感應定律
功率   W 瓦特  

 
 

電能   J 焦耳  

 

焦耳定律
電量   C 庫倫  

 

  • 備註:
    1. 關於電壓,在中國大陸、德國、法國、荷蘭、俄國使用 當符號,其他地區則用 當符號。

電路狀態编辑

  • 閉路=通路(Closed circuit)
當電源、導線、負載形成一完整路徑。有電流經過電路。
  • 開路=斷路(Open circuit)
當電源、導線、負載形成一個斷開的狀態。沒有電流經過電路。
當只有電源、導線形成一完整路徑,負載趨近於零。有大電流經過電路,容易產生火花與高熱,因而燒毀電路。

其它基本知識编辑

1 mil =  吋,1吋=2.54公分,1呎(ft)=12吋,1吋=1000密爾
1 C.M. =  平方密爾,1平方密爾 =  圓密爾

電路組成元件编辑

電源编辑

   
直流電(DC) 交流電(AC)
常用符號
       
直流電壓源 電流源 交流電壓源 電池(常指直流電壓源
   
受控電壓源 受控電流源
     
電池組 接地線 接地線

導線编辑

負載编辑

種類 單位 電路圖符號 實際電子元件 圖示
電阻(R) 歐姆(Ω)  
ANSI(上)
IEC(下)
電阻器
 
电阻器
電感(L) 亨利(H)   電感元件
 
电感元件
電容(C) 法拉(F)   電容器
 
不同種類的電容器。左起:陶瓷基層電容、圓板形陶瓷電容、聚酯電容、質電容、聚苯乙烯電容(軸向、圓板形)、電解電容,尺上的大刻度為公分。

電路编辑

串聯電路编辑

並聯電路编辑

串並聯電路编辑

直流電路编辑

  • 在直流電路中,阻止電流通過的阻力稱為電阻,以 R 表示,單位為Ω(歐姆)。

電壓分配定則编辑

  • 克希荷夫電壓定律(Kirchhoff's voltage law)
 
克希荷夫電壓定律:
在封閉迴路中的電壓升與電壓降的總合為零。
 
(圖有點小錯,請把 看成是 
 
在串聯電路中:
電壓
 
電流
 
總電阻
 
各電阻的電壓降
 

電流分配定則编辑

  • 克希荷夫電流定律(Kirchhoff's circuit laws)
 
克希荷夫電流定律:
電路中任何一個節點的流入電流與流出電流的總合為為零。
i1 + i4 = i2 + i3
 
在並聯電路中:
 
並聯電路
電壓
 
各電阻流經的電流
 
電流
 
總電阻
 

電壓源與電流源互換编辑

 
左側電壓源,右側電流源
電流源轉電壓源
 
電壓源轉電流源
 

直流電路分析编辑

  • 網目分析(Mesh analysis),又稱「迴路電流法」
  1. 是以各迴路上先假設電流流經方向,再利用克希荷夫電壓定律,列出迴路上的方程式,計算出各網目內的電流量。
  1. 當電路上有2個以上之電源同時運作時,分別計算各電源對於電路實際作用之電流,以電壓源短路,電流源開路之方式分別計算。
  2. 最後再將計算出來的電流,重疊累計,即為實際流過的電流量。
  1. 決定電路上的各節點,並分別標示節點電壓   …… 
  2. 假設各節點的電流方向,並分別標示   …… 
  3. 在各節點上,應用克希荷夫電流定律,寫出各電流的方程式。
  4. 解聯立方程式,求出各節點電壓。
  5. 再把求出的各節點電壓代入各節點電流的方程式,即可得各支路的實際電流。
  1. 將複雜的電路,先化簡為戴維寧等效電路,即一個電壓源模式的電路。
 
任何只包含電壓源、電流源及電阻的黑箱系統,都可以轉換成戴維寧 等效電路。


  1. 將複雜的電路,先化簡為諾頓等效電路,即一個電流源模式的電路。
 
任何只包含電壓源、電流源及電阻的黑箱系統,都可以轉換成諾頓等效電路
  • 密勒定理(Millman's theore),又稱「匯流排法」
  1. 將多個電壓源的電路,先化簡為只有一個電壓源的電路。
  1.  的位置上放置安培計
  2.  時,將沒有電流通過中間的電線。因此可測知未知的電阻 
  • 最大功率轉移
  1. 將複雜的電路,先化簡為戴維寧等效電路,即一個電壓源模式的電路。
  2. 然後將外加的負載的電阻值調整到與電壓源模式的電路裡的電阻值一樣時,外加的負載可得最大功率。
  • 直流三線制

交流電路编辑

  • 在交流電路中,阻止電流通過的阻力稱為阻抗,以 Z 表示,單位亦為Ω(歐姆)。

基本交流電路编辑

電路種類 電路圖示 相關公式
純電阻交流電路  

電源電壓

 

電路電流

 
純電感交流電路

電路電流

 

感應電勢

 
 
純電容交流電路

電源電壓

 

電路電流

 
 
R-L串聯電路

負載電壓

 ,電壓與電流同相。
 ,電壓超前電流90°。

電源電壓

 

總阻抗

 

電源電壓超前電路電流的相角

 
 
R-C串聯電路

負載電壓

 ,電壓與電流同相。
 ,電壓滯後電流90°。

電源電壓

 

總阻抗

 

電源電壓滯後電路電流的相角

 
 
R-L-C串聯電路

電源電壓

 
 

總阻抗

 

電源電壓電路電流的相角

  1.  ,為電感性電路,電壓超前電流。
  2.  ,為電容性電路,電壓滯後電流。
  3.  ,為電阻性電路,電壓與電流同相。
 
 
R-L並聯交流電路

電路電流

 
 ,為純電阻,電流與電壓同相。
 ,為純電感,電流滯後電壓90°。

總阻抗

 

電路電流滯後電源電壓的相角

 
 
R-C並聯電路

電路電流

 
 ,為純電阻,電流與電壓同相。
 ,為純電容,電流超前電壓90°。

總阻抗

 

電路電流超前電源電壓的相角

 
 
R-L-C並聯電路

電路電流

 
 ,為純電阻,電流與電壓同相。
 ,為純電感,電流滯後電壓90°。
 ,為純電容,電流超前電壓90°。

總阻抗

 

電源電壓電路電流的相角

  1.  ,為電容性電路,電流超前電壓。
  2.  ,為電感性電路,電流滯後電壓。
  3.  ,為電阻性電路,電壓與電流同相。
 
 
R-L-C串並聯電路

電壓分配定則编辑

在串聯電路中

電源電壓

 

總阻抗

 

電路電流

 

各阻抗的電壓降

 

電流分配定則编辑

在並聯電路中:
電源電壓
 
各阻抗流經的電流
 
總電流
 
總阻抗
 

R-L-C串聯電路與R-L-C並聯電路的阻抗等值互換编辑

R-L-C串聯電路轉R-L-C並聯電路
 
 
R-L-C並聯電路轉R-L-C串聯電路
 
 

Y形電路與Δ電路的阻抗等值互換编辑

Y形電路轉Δ電路
 
 
 
Δ電路轉Y形電路
 
 
 

交流電路分析编辑

交流電路電功率编辑

電路分析编辑

基本上算法與直流電路分析的算法一樣,但負載由電阻(R)改為阻抗(Z)。改以複數方式計算相關公式。

交流最大功率轉移编辑

多相交流電路编辑

交叉相關编辑

靜電编辑

编辑

電流磁效應、電磁感應编辑

電熱效應编辑

光電科技编辑

電化學效應编辑

相關數學编辑

  • 行列式(電路分析常用)
  • 複數(交流電路相關計算常用)

相關编辑

參考書籍编辑