CH26歐姆定律

 

電流 Electric Current:Latex formula

電流的單位:安培(Ampere,A)

Latex formula


電流密度 Current density:Latex formula

漂移速度 drift speed:Latex formula

Latex formula

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電阻(resistance, Latex formula)、電阻率(resistivity, Latex formula

電阻為一個物體的性質。
電阻率為一個材料的性質。

電阻:Latex formula

電阻的符號:

Latex formula

 

電阻率:Latex formula

導電率(conductivity):Latex formula

Latex formula
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Latex formula不是歐姆定律,這公式是對電阻的定義。
歐姆定律的本質是在於 V  與 I 是線性關係。 R 與 V 無關。

如果我們看導體的材料,而不是看導體的裝置。那 Latex formulaLatex formula 是相關的。


電路迴路中的功率:

Latex formula

功率的單位:瓦特(Watt,W)

Latex formula

Latex formula

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【其他補充資料】:

因為電費帳單的關係我們常會把【仟瓦小時】當成是電單位。

一度電:一仟瓦小時,功率1仟瓦的電器,連續使用一小時,電表使用為『1度電』。

電暖器消耗功率為1200W,也就是說,當此電器連續使用1小時的時候,電表會跑1.2度

瓩:仟瓦

電器耗電量 1kW,使用電壓為 110V ....表示消耗電流為 Latex formula

【其他補充資料-2】:

市售延長線容許電流為 15A,最大功率大多為 1650W,如下圖所示。家用配電一個無熔絲開關可通過電流為 20A 或 30A。

下圖中,插座容許電流為 15A,延長線容許電流為 12A。延長線插座接了三個電器(電鍋 660W,熱水瓶 660W,電熨斗 770W),台電供應的電壓為 110V。

計算得到電鍋耗電 Latex formula,熱水瓶耗電 Latex formula,電熨斗耗電 Latex formula,三個電器耗電Latex formula,已超過延長線容許電流 12A,會導致起火,引發火災。

因此,使用延長插座,務必小心!

提醒:一般家用電器,會發熱的,大都是高耗電電器~~

例如:電暖器、烤箱、微波爐、電熱水器、吹風機、......。

可以網路查詢相關電器用品的功率,計算連續使用一小時,會消耗多少度的電~


半導體(semiconductors):

對於導體 Latex formula

Latex formula:單位體積內,帶電載子的數量。

Latex formula:帶電載子碰撞間的平均時間。

當溫度下降時,m、e、n不變,Latex formula 變大(帶電載子碰撞的時間變長),Latex formula 電阻率變小。

半導體之所以可以導電,不是因為自由電子。半導體的價電子吸收熱之後,被激發而可以運動。當溫度下降,可被激發起來的電子數量減少,因此電阻率變大。

導體與半導體導電機制不同。因此,當溫度升高(或降低),其電阻率變大(或變小)的效應也會不同。


(1)半導體
原子:

原子核:

質子:帶正電(PS:質子帶的電量 與 電子帶的電量相同!)

中子:不帶電

電子:帶負電

           

離子:

當原子因為某種原因而獲得(多出)或失去(少掉)一個或多個最外層電子時,此原子即變成一個“離子”。

         

價電子:

電子軌域 s、p、d、f、g、…

最外層軌道上的電子

     


半導體(Semiconductor):

導體、絕緣體、半導體

四價元素(週期表中IVA族元素)外層有4個價電子

矽 Si、鍺 Ge—四價元素

各提供一個電子組成共價鍵


(2)二極體
摻雜(Doping)

P型半導體:

摻雜三價元素(硼B、鋁 Al、鎵 Ga、…)

P 表示positive;電洞可視為正電荷。

由於加入三價元素後會造成一個空缺,故三價元素又被稱為“受體原子”。

 

N型半導體:

摻雜五價元素(磷P、砷 As、碲 Ti、…)

N 表示negative;電子帶負電。

由於加入五價元素後會增加電子,故五價元素又被稱為“施體原子”。

 

PN二極體

當P-N結合起來時,接合面(P-N junction)附近的電子會填入電洞中。

靠近接合面的N形半導體失去了電子後便成正離子,P形半導體失去了一些電洞後就變成負離子。
此時正離子會排斥電洞,負離子會排斥電子,從而阻止了電子與電洞的繼續結合,因而產生平衡狀態,使得作用不再發生。

在PN接合面(P-N junction)附近沒有載體(電子或電洞),只有離子之區域稱為空乏區(depletion region)

加偏壓

順向偏壓:空乏區變小

逆向偏壓:空乏區變大


超導體(superconductors):

歷史上第一個發現的超導體:1911年,荷蘭科學家Kamerlingh Onnes發現約在4K時,水銀(汞,Hg)的電阻率會消失。這表示…當電荷在超導體中流動時,能量不會以熱能的方式消失損耗。

1908年,Onnes將氦(He)液化,4.2K。