光启高中学年度第学期基本电学课程学习单

光啟高中98學年度第1學期基本電學課程學習單科目基本電學單元電容與靜電開課班級資訊技術學程三年級學生班級座號姓名一、 電場與電位1、靜電的產生(1)摩擦起電(2)靜電感應：若有一帶正電的導體靠近，則電子受到正電荷的吸引而聚集在靠近帶正電的導體這邊，而另一邊則因電子的缺少成為帶正電，這種現象即稱為靜電感應。 2、靜電力異性電荷間有吸引力，同性電荷間有排斥力，這種靜電荷之間的作用力稱為靜電力。(1)、庫侖定律（庫侖靜電力定律）：兩帶電體間之作用力（吸力或斥力）與兩帶電體之帶電量成正比；而與兩帶電體間之距離平方成反比。 FKEX：在空氣中兩電荷Q1 = 3´10-6庫侖，Q2 = 9´10-6庫侖，相距0.3公尺，則其作用力為多少？（88年）詳解：Q1 = 3´10-6，Q2 = 9´10-6，r = 0.3(m)F = k×= 9´109´= 9´109´ = 9´109´= 2.7´10-1(NT) = 2.7(NT)3、電場強度（E） (1)定義：單位正電荷在電場中所受的力即為該點之電場強度，單位正電荷所受力之方向即為電場之方向。 (2)公式：E ，F Eq (3)點電荷的電場強度：與Q電荷相距r處的電場強度 公式： E K EX：有一個正10´10-6庫侖的點電荷，距其10公尺遠的電場強度多少？（89年）詳解：E = 9´109´= 9´109´= 9´102(NT/C)4、電通密度（D） (1)定義：單位面積通過的電力線數目。 (2)公式：D EX：空間中有一 電荷，求相距50cm的電通密度？（91年）詳解： =1.59 c/m25、電位（V）(1)定義：以無限遠處之電位定為0電位，則將單位正電荷自無限遠處移至某點所需的功，即為該點之電位。(2)公式： 單位：伏特（V）EX：有一2´10-5庫侖之電荷，求距其50cm遠的A點電位為多少？（90年）詳解：6、帶電金屬球體之電場與電位二、 電容量1、電容器之構造：在兩平行導電極板之間，隔以絕緣物體而成。 公式： Q=CVQ=It=CV 單位：法拉（F） 1mF10-6F，1pF10-12F EX：如圖所示 ，若C1上之電荷為5000C，C2上之電荷為3000C，C1 = 30F，C2 = 15F，求C3 =？ （91年）詳解：Q3 = Q1 - Q2 =5000 - 3000= 2000V3 = V2 = 200(V)C3 = 10(F)2、電容量的標示方式 (1) 直接標示法：470mF/100MV，表示電容量470mF，工作電壓100V。 (2) 數碼標示法：其中第一位數及第二位數為數字，第三位數為10的乘冪數，單位為pF，字母則表示其誤差值。 104M表示pF，M表示誤差，M：，J：3、電容器的串聯 (1) 電荷： QT Q1 Q2 Q3 (2) 電壓： VT V1+V2+V3 (3) 電容： 兩個電容串聯時總電容： CT （相當於電阻並聯） · 電容器串聯可以增加其耐電壓值。 4、電容器的並聯 (1) 電荷： QT Q1 + Q2 + Q3 (2) 電壓： VT V1 V2 V3 (3) 電容： CT C1 + C2 + C3 · 電容器並聯可以增加其電容量及儲存電荷量。 5、電容器可用以儲存能量，儲能公式如下： W 單位互換： 1焦耳（J） 107爾格 1伏特（V） 1/300靜伏 1庫侖（C） 3´109靜庫 EX：如圖所示 ，兩端的電容量為？（89年）詳解：EX：如圖所示 ，求電量為多少 ? （88年）詳解：EX：如圖所示，C1 = C2 = C3 = C4 = 4F，求=？（86、92年）詳解：= = = = = 3(F)EX：有一個50F的電容器，將跨接於100V的直流電壓，試求電容器儲存的能量有多少？（89年）詳解：Q = V×CW =×Q×V =×V 2×C=×1002×50×10-6 =×104×50×10-6= 25×10-2(J)= 0.25(J)EX：0.01F之電容器與0.04F之電容器並聯後，施加500V之直流電壓，求電容器之總儲存量？（87年）詳解：Wc =CpV2 =(0.01+0.04)´10-6´(500)2= 6.25m(J)EX：兩電容器之電容量及耐壓分別為20F/100V及40F/200V，則兩者串聯後可耐壓？（88年）詳解：QQs = Min(Q1，Q2)= Q1= C1V1 = 20´100= 2000 Vmax = 150(V)10