保良局朱敬文中學 電子與電學科 會考精讀

【 1 m m 2 = 1×10-6 m2 】 【 1 cm 2 = 1×10-4 m2 】################################################

直流電路

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顏色 第一、二色環 第三色環

(倍增值)

第四色環

(誤差率%)

黑 0 ( 不加 0 ) ─棕 1 ( 加 1 ’0’ ) ±1%

紅 2 ( 加 2 ‘0’ ) ±2%

橙 3 ( 加 3 ‘0’ ) ─黃 4 ( 加 4 ‘0’ ) ─綠 5 ( 加 5 ‘0’ ) ─藍 6 ( 加 6 ‘0’ ) ─紫 7 ─ ─灰 8 ─ ─白 9 ─ ─金 ─ X 0.1 ±5%

銀 ─ X 0.01 ±10%

無色 ─ ─ ±20%

最大電阻值 Rmax ＝ R＋(R × 誤差率%)

最小電阻值 Rmin ＝ R－(R × 誤差率%)

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導體的電阻 R 與它的長度 l 成正比，而與它的橫截面積 A 成反比。

ριR ＝ ------

A

R --- 電阻值ρ ---電阻系數(又稱電阻率)ι --- 導體的長度A --- 導體的橫截面積

(Ω，歐姆)(Ω.m，歐米)(m，米)(m2,平方米)

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電流、電量和時間的關係 Q

I ＝ -------t

I …. 電流Q…. 電量 (又稱電荷量) t …. 時間

(A，安培)(C，庫倫)(s，秒)

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電阻溫度系數 RT1 。。。。。。 導體在溫度 T1 時的電阻值 (Ω)RT2 。。。。。。 導體在溫度 T2 時的電阻值 (Ω)α 。。。。。。 導體的溫度系數 (K-1)T2-T1 。。。。。。 溫差 (K 或℃)

「正」電阻溫度系數物質 ── 當溫度升高，物質的電阻值上升。 T R

「負」電阻溫度系數物質 ── 當溫度升高，物質的電阻值下降。 T R (碳、康銅)

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歐姆定律 (Ohm’s Law) 流過一段電路的電流（I）與它兩端電壓（V）成正

比，與電路的電路的電阻（R）成反比。 I V

V I R************************************************

電阻串聯電路E = V1 + V2 Rt＝R1 + R2

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電阻並聯電路V1 = V2 I1 R1 = I2 R2 It = I1 +I2

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電壓錶的擴程把一個「大電阻值的電阻器」(分壓電阻 / 倍增器 / 降壓電阻) 和電壓錶「串聯」起來組成一個串聯電路，這便可以測量

1 G Ω = 1 X 10 9 Ω1 M Ω = 1 X 10 6 Ω1 k Ω = 1 X 10 3 Ω1 m A = 1 X 10 -3 A1μ A = 1 X 10 -6 A1 n A = 1 X 10 -9 A1 p A = 1 X 10 -12 A

1

RT2 = RT1[1+α(T2 - T1)]

R T2 = 1+α T 2 RT1 1+αT1

較大的電壓值。E = It (R1 + R2)

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電流錶的擴程在電流錶的兩端「並聯」一個「低電阻值的電阻器」(分流電阻)，組成一個並聯電路。I1 R1 = I2 R2

I2 ＝ It － I1************************************************

電池內阻英文代號 中文單位 英文單位

電池內阻 r 歐姆 Ω電源電壓 E 伏特 V

電池端電壓(負載兩端電壓)

V

伏特 V

(Rt = R + r)

V=E – (I×r) E=I (R+r) E = VR + Vr************************************************

電功率 ************************************************

電費計算消耗電能＝電功＝電功率 X 時間 W＝ P X t

英文代號 中文單位 英文單位消耗電能 W 千瓦小時 (度) kWh

電功率 P 千瓦 kW

時間 t 小時 h

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惠斯登電橋調整各可變電阻，令檢流計 G的電流為零，便可找出 Rx。RX × RB ＝ R × RA

用途：測量電阻################################################

電容器

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Q＝C × V

C＝Q / V

V＝Q / C

Q ----- 電荷量 ， 單位是 「庫倫 C」C ----- 電容量 ， 單位是 「法拉 F」V ----- 電壓 ， 單位是 「伏特 V」

電容器在電路中長期工作時, 兩極板能長期承受的

最大電壓稱為它的「工作電壓」。************************************************

電容器並聯Ct ＝ C1 十 C2 十 C3

E ＝ V1 ＝ V2 ＝ V3 Qt ＝ Q1 ＋ Q2 ＋ Q3

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電容器串聯

Qt ＝ Q1 ＝ Q2 ＝ Q3 E ＝ V1 ＋ V2 ＋ V3

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電容器儲存的能量

Wc ＝ × C × V 2 ( 單位 : 焦耳 J )

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電容量的計算代號 單位

電容量真空電容率(真空介電常數)相對電容率(相對介電常數)極板面積極板間距離極板數量電容率 (介電常數)

CεoεrAdnε

FFm-1

-----m2

m-----Fm-1

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電磁感應

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感應電動勢相互關係 磁 電

應用 發電機原理 磁場切割導體，導線兩端會產生電動勢，這

種電動勢稱為感感電動勢。公式 E ＝ Bιv sinα

E -----

感應電動勢 (V)

B -----

磁場的磁通密度 (Wbm-2) / (T)

ι ---- 導體的有效長度 (m)

2

公式41

-v ----

-導線切割磁力線的速度 (ms-1)

α -----

導線與磁力線的夾角

感應方向 費林明右手定則(又稱為「發電機右手定則」)

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電磁力相互關係 磁 力

應用 電動機原理 當電流通過放置在磁場中的導線時，導線

受到磁場的作用產生偏移，這種使導線偏移的力稱為電磁力。

公式 F ＝ BιI sinαF ----

-電磁力 (N)

B -----

磁場的磁通密度 (Wbm-2) / (T)

ι -----

導體的有效長度 (m)

I -----

通過導線的電流 (A)

α -----

導線與磁力線的夾角

感應方向 費林明左手定則又稱為「電動機定則」

應用例子：發電機、電動機、變壓器、揚聲器和繼電器。################################################

RC 串聯直流電路

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電容器兩端電壓上升至電源電壓的【63.2%】所需的時間都相等於時間常數 ττ ＝ R × C (單位 : 秒 s)充滿電的時間 ＝ 5τ最大的充電電流 / 起始電流 Io ＝ E / R

充滿電後 電容器兩端的電壓 VF ＝ E充滿電後 電路的電流 /最後電流 IF ＝ 0A

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RL 串聯直流電路

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(單位:秒 s)

起始電流 Io ＝ 0A 最後電流 IF ＝ E / R起始時電感器兩端電壓 Vo ＝ E電感器兩端的最後電壓 VF ＝ 0V

儲存的能量 WL ＝ × L × I 2 (單位:焦耳 J )

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交流電

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優點：成本低、可變壓、可作遠距離的電力傳輸。 交流電的「頻率 f」和「週期 T」的關係

峰值 Vm峰至峰值 Vp-p ＝ Vm × 2有效值 Vrms＝Vm×0.707＝Vm/平均值 Vav＝Vm×0.637＝2Vm/π################################################

交流電路

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純電阻電路

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3

純電感電路

電抗值 (電感抗)

VL 超前 I 90º (相位差＝90∘VL 超前 I )************************************************

純電容電路

電抗值 (電容抗)VC 滯後 I 90º (相位差＝90∘VC 滯後 I )************************************************

RLC 串聯電路

XL ＞ X C ---- VS 超前 I XC ＞ X L ---- VS 滯後 I ************************************************

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交流電的電功率

「表觀功率 S」： 電路的電源電壓與電流的乘積，單位 VA (伏安)。

(VA)

「有效功率 PR」：

電路上唯一消耗電能的電阻器的功率消耗，單位 W (瓦)。 (W)

在交流電路中，只有電阻元件是消耗電能的，而電抗元件(電感器 L 或電容器 C)是不消耗電能的。

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功率因數 (p.f.)

「功率因數」是表示功率使用時的效率，以「表觀功率」與「有效功率」的比值，無單位。

如何使用儀錶來量度出功率因數

有效功率(PR) 可從瓦特計直接讀出，表觀功率(S) 電流表和電壓表讀數的乘積功率因數(p.f.)

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交流電路的諧振XC = XL

Vs 和 I 的相位差 ψ ＝ 0°功率因數 p.f. ＝ cos ψ ＝ 1應用： 接收機之調諧電路(即選台)。################################################

變壓器

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V1 ------- 輸入電壓 / 初級電壓V2 ------- 輸出電壓 / 次級電壓N1 ------- 初級繞組圈數

N2 ------- 次級繞組圈數I1 ------- 輸入電流 / 初級電流I2 ------- 輸出電流 / 次級電流************************************************

4

變壓器的頻率輸入頻率和輸出頻率相同

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變壓器的規格 輸入電壓、輸出電壓 容量：輸出電壓 × 最大輸出電流 (單位：伏安 VA)

(亦即 變壓器的「最大輸出電功率 P2」)

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變壓器的損耗損耗 損耗的成因 減少損耗的方法

銅損耗 銅導線產生的電功率

的損耗　P = I2 x R

用 電 阻 系 數 小 的 銅線

鐵損耗 渦流

損耗 電流在鐵心內所造成的能量損耗稱為渦流損耗。

用 鋼 鐵 片 疊 成 鐵心， 並且在鋼片兩面塗上絕緣材料。

磁滯損耗

鐵心的磁分子因跟隨磁場的變化而產生的損耗稱為磁滯損耗。

選 用 磁 滯損耗 小 的材料如純鐵、矽鋼等作為鐵心。

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理想變壓器 假設在轉換功率過程中沒有損耗， 所以一個理想

的變壓器的「輸入功率 P1」與「輸出功率 P2」相等。 P1 = P2 V1 x I1 = V2 x I2

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變壓器效率

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自耦變壓器 等於有一抽頭的電感器，

部份繞線同屬初級及次級電路。優點：節省銅線、重量較輕。缺點：無法隔離初級及次級繞組，容易引致高壓觸電。 ########################################

半導體二極管

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半導體的材料是「矽」和「鍺」。 按摻入的雜質不同，可分為「P型」和「N型」。 P 型半導體：摻入三價元素如硼、銦、鋁。 N 型半導體：摻入五價元素如磷、砷、銻。************************************************

單向導電特性

正向偏壓 反向偏壓************************************************

伏安特性曲線 ( V-I 特性曲線 )

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整流電路

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半波整流

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全波整流 (橋式電路)

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全波整流 (中心抽頭式)

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濾波電路 把電壓的脈動程度減低的電路稱為「濾波電路」或

「平滑電路」。 「濾波電路」通常接在整流電路和負載之間。 (並

聯連接) 利用電容器的充、放電作用充達到濾波效果。 濾波電路使用的電容器多為「鋁電解質電容器」，

5

η=　 P2 x 100﹪ 　P1

因有較大的電容量供充電及放電，令輸出電壓更平穩。

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穩壓電路 功用：可使電路輸出一個穩定的電壓，不受輸入電

壓波動及負載變化的影響。 穩壓電路使用 「然納二極管」的達成穩壓目的。 「然納二極管」工作於其「反向擊穿區」內。

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晶體三極管

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晶體三極管的用途主要是作「訊號放大」和「電路開關」。

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各電極的電流關係 IE ＝ IB ＋ IC 射極電流＝基極電流＋集極電流

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三種放大電路特性 共基極電路 共發射極電路 共集極電路

電流增益 最小 (~1) 大 大電壓增益 大 大 最小 (~1)

功率增益 大 最大 最少輸出和輸入的相位差

同相 反相(相差 180°)

同相

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電流放大系數 共射極放大電路的「直流電流放大系數 β」

共基極電路的「直流電流放大系數 α」

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共射極放大電路

VCC 電源電壓

(V)

VCE 集射極電壓 (V)

IB 基極電流

(A)

VBE 基射極電壓 (V)

IC 集極電流

(A)

RB 基極電阻 (偏壓電阻)

(Ω)

IE 射極電流

(A)

RC / RL

集極電阻 (負載電阻)

(Ω)

C1、C2

交連電容器 (阻隔直流電，只讓信號通過)

(F)

VCC ＝ IBRB ＋ VBE VCC ＝ ICRC ＋ VCE

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共射極放大電路的圖解法

負載線上端 iC ＝ VCC / RL

負載線下端 VCE ＝ 電源電壓 VCC

輸出信號 VCE (與輸入信號 iB 成「反相」)

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A 類、B 類 和 C 類 放大器A 類 B 類 C 類

6

電路圖

工作點位

置 工 作 點設計 在 負載線的中點附近

工 作 點設計 在負載線和 IB＝0的 輸 出 特性曲線的交點上

將工 作 點設計在 負 載 線 的延長線上

輸出信號

放 大 整 個 輸 入信號

只 放 大 輸 入信號的半週

只 放 大 輸 入信號的某部份 (少於半週)

優點

線 路簡單 ，失真少

效率高(靜態狀態下，功率損耗很小)

效率非常高

缺點

效率低(靜態狀態下，仍有功率損耗)

若觸立使 用 ，有嚴重失真

嚴重失真，不 會 用 於音頻放大器

用途

簡單聲頻放大器 推挽放大器(兩組 B類放大器同時使用)

專業用 的 高 頻放大器

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晶體管放大電路

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放大器的負回輸 AV 開環電壓增益 (無單位)

AVF 閉環電壓增益 (無單位)β 回輸系數 (無單位)

優點： 提高穩定性、減少失真、減少噪音、改善頻率響應、改善輸入及輸出阻抗。

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電子元件

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光敏 / 發光 電子元件名稱 電路符號及特性

光敏電阻

器(LD

R)

光線越強，阻值越細

光電二極

管 ( 光敏

二極管)

(LDD

)

應用時反向偏置連接 沒光照射，呈現極高阻值 有光照射時，電阻減小 可作光控關關

光電晶體管

普通三極管有三個電極，光電晶體管只有兩個電極。

可以將光激發所產生的電流加以放大。

發光二極管

(LED

)

將電能轉換為光能。 工作電流約 20mA，接通電壓約 1.2V。 通過的電流越大，發出的光便越強。

液晶顯示

器 (LC

D)

本身並不能發光，需借在外來的光線。 受電場作用時，液晶分子的排列變得雜

亂，光線不容易透過液晶，造成反射。

7

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半導體電子元件矽控管

( 矽控整流

器) (S

CR)

接上正向電壓 (A+，K-)，而控制閘極(G)接上正向觸發電壓，SCR 導通。

導通後，降低正向電壓可使它斷開。

矽控三極管

( 雙向矽控管)

(TRI

AC) 又稱為三極雙向矽控管。

可看成由兩個反向並聯的矽控管組成。 主要應用於交流電路上，用作交流開關。

雙向二極管

(DIA

C)

兩端電壓大於某電壓值時，自行轉折導通。 利用轉折導通特性，可以把它作為觸發元

件。 與雙向二極管配合，用作光暗掣電路。

熱敏電阻

器

對溫度十分敏感的元件。 正電阻溫度系數 PTC：溫度上升，阻值上

升 負電阻溫度系數 NTC：溫度上升，阻值下

降

壓電晶體

「壓電晶體」在機械壓力作用下會產生電壓。 電壓的大少與外加機械力成正比。

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運算放大器電路圖 閉環增益

反相輸入

運算放大

器

輸入信號和輸出信號相位相差 180。(反相)

同相輸入

運算放大

器

輸入信號和輸出信號沒有相位相差。(同相)

電壓跟隨

器

輸入信號和輸出信號沒有相位相差。(同相)

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邏輯電路

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或門 OR Gate Z = A ＋ B

A B Z

0 0 00 1 11 0 11 1 1

8

與門 AND Gate Z = A B

A B Z

0 0 00 1 01 0 01 1 1

非門 NOT Gate Z = Ā

A Z

0 11 0

或非門 NOR Gate Z = A ＋ B

A B Z

0 0 10 1 01 0 01 1 0

與非門 NAND Gate Z = A B

A B Z

0 0 10 1 11 0 11 1 0

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「與非門」和「或非門」的妙用

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______ __ __ _____ __ __

Ａ＋Ｂ＝ＡＢ 　 ＡＢ＝Ａ＋Ｂ

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複振器

雙穩態複振器：兩種穩定的輸出狀態。當輸入觸發脈沖，會改變它的穩定狀態。用於記憶電路。

單穩態複振器：只有一個穩定狀態，當在加入觸發脈沖後，就能使其由穩態轉變到暫態，但經過一定的時間後，它又自動返回穩態。 用作時間延遲的電路。

無穩態複振器：是一種沒有輸入而只有輸出的電路，它輸出矩形的脈沖。 用作振盪器電路。

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無線電通訊系統

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電磁波在真空中傳播的速度為 3×108 米/秒 (ms－1)。

電磁波的波長 ************************************************

幅度調制 / 調幅 ( Amplitude Modulation AM )

頻率調制 / 調頻 ( Frequency Modulation FM )

調制：將聲頻信號(調制信號)加在高頻信號(載波信號)上。************************************************

FM 廣播的優點 能容下更大的頻段，所以比較忠於原本的聲音。 受鄰電台干擾之機會較低。 其他干擾如汽車點火、電動機等，對調頻收音機不

構成影響。************************************************

AM 廣播的優點 AM 收音機結構簡單。 接收較易。************************************************

AM 發射機9

調制信號

調制訊號

載波信號信號

調制信號

傳聲器(咪) : 把聲音轉為聲頻電信號 。聲頻放大器 : 放大聲頻電信號 。無線電頻產生器/ RF 振盪器 : 產生無線電頻(高頻載波)。調制器 : 把聲頻電流加在高頻電流上。無線電頻放大器/ RF 放大器 : 放大無線電頻信號。*****

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AM 接收機

天線： 用來收集所有電台的訊號。調諧迴路： 選出所需電台。檢波級： 二極管檢出聲頻訊號，繼由電容把射頻過濾。耳筒(揚聲器)：把聲頻轉換為聲音。************************************************

接收機的「調諧電路」 「調諧電路」又稱為 「調諧迴路」。 「調諧迴路」用作選擇合適的電台。 由「電感器 L」和「可變電容器 VC」並聯所組成。 實際上，它也是一個「並聯諧振迴路」。 通過改變

VC 的電容量，就可使迴路與從天線感應出的電台信號諧振。 因此，輸入迴路起選擇電台的作用。

************************************************

接收機的「檢波電路」 「檢波電路」是在高頻信號中取出聲頻信號「調制信

號」。 「檢波電路」由二極管D 和電容器 C 組成。 調幅信號通過二極管時，就被截去半週，再用電容

器濾去高頻載波分量而分解出聲頻電流

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超外差接收機

優點：穩定性佳、靈敏度高、選擇性強和傳真度高。 本機振盪器： 產生一個頻率 fo，高於電台信號頻

率 fs 455 kHz ( 中頻 fi )。fo ＝ fs ＋ fi

混頻級： 將選擇到的電台頻率和本機振盪頻率混合，把載波信號頻率改為 455 kHz，而調幅波不變。

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發電機和電動機

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交流感應電動機應用：電風扇、機器馬達。優點：結構簡單、堅固和便宜。每分鐘轉速 N ＝ (60 × 頻率 f ) / 磁對極 P

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10

載波訊號調制訊號

直流電動機結構：電樞 (繞姐、滑環 / 換向器和電刷) ＋ 磁場繞組改變轉向方法：改變電源極性或磁場繞組的極性。 (不可同時改變)

直流電動機 電路圖 特性 用途

他激式

(磁場繞組用獨立電源供電)

容易改變轉速

用於控制轉速裝置

分激式 (

並激式)

(磁場繞組與電樞繞組接成並聯，並共用同一個電源供電)

轉速穩定用於轉速穩定

的機械裝置

串激式

(磁場繞組與電樞繞組接成串聯，並共用同一個電源供電)

大起動轉距 起重機、

升降機

複激式

(有兩組磁場繞組，分別與電樞繞組接成串聯及並聯，並共用同一個電源供電)

轉速穩定、

大起動轉距

文通工具電動機

電車、火車

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儀器

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示波器 (陰極射線管 CRO)

組成部份 功用

電子槍

燈絲 (H) 使陰極加熱。陰極 (K) 當陰極受熱，金屬表面的電子會釋

放出來。柵極 (G) 改變其與陰極間電壓可改變電子束

的電子數量。 (控制光暗)

陽極 (A) 使電子加速和聚焦。 (控制焦點)

偏轉系統

垂直偏轉板(Y 偏轉板)

在兩塊 Y-板之間加上電壓可令電子束沿垂直方向偏轉。

水平偏轉板

(X 偏轉板)

在兩塊 X-板之間加上電壓可令電子束沿水平方向偏轉。(時基控制)

用途： 量度電壓大小，週期 / 頻率。 顯示信號波形************************************************

儀錶伏特計 - 測量電壓 (並聯接駁)

安培計 - 測量電流 (串聯接駁)

瓦特計 - 測量電功率高阻計 (兆歐錶) - 測量絕緣電阻惠斯登電橋 - 測量電阻值

伏特計測量電壓 ( 並聯 ) 安培計測量電流 ( 串聯 ) ################################################

香港電力供應系統

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電力系統的組成部份主要分為「發電」、「輸電」和11

「配電」三個階。 香港是依賴「石油」或「煤」這些燃料來發電的。 極高的電壓作為輸電的目的：

減少電纜上的大量熱損耗 (I2R) 減少電纜直徑 提高傳輸容量

************************************************

三相供電系統 香港的發電廠是用三相 (交流) 發電機來發電的。 當三相發電機的三個繞組作星形聯按時，它可以產

生兩種大小不同的電壓：1 第一種是端線與中線 (由三個繞組的公共連接點所

引出的接線) 之間的電壓，稱為「相電壓」。2 另一種是端線與端線之間的電壓，稱為「線電壓」 「相電壓值 EP」與「線電壓值 EL」 的關係如下：

各相電壓相位相差 120°。 香港供電系統中，用戶端的 「相電壓值 EP」是

220V，「線電壓值 EL」是 380V。************************************************

用戶配電系統 電力公司把發電機發出的三相電力同時供給用戶使

用，這種供電方法稱為「三相供電」，其供電網絡稱為「三相三線」供電，如果三相供電的網絡還包括了「中線」，則稱為「三相四線」供電，但當電力公司只供給用戶其中一相的電力，就稱為「單相供電」。

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市電電源

香港家庭常用的是 13A 電源插頭。 13 安培是指電源插頭可承受的最大電流量。 香港供電系統中，用戶端的電壓是 「220V」 (單相 相電壓)，頻率是 「50Hz」。 交流電 電源線 的標示方法

導線名稱 英文代號 顏色火線 L 棕中線 N 藍

地線 (水線) E 黃綠

12

地線 E (黃綠色)

中線 N (藍色)

火線 L (棕色)

地線 E (黃綠色)

中線 N (藍色)

火線 L (棕色)

保險絲 (13A 安

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電器安全

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防止「漏電」裝置 防止「過荷」裝置

功用

當 電 器 發 生漏電時 ， 「漏電斷路器」在 「保護接地」的配合下，迅速將電 源 的 「火線」和「中線」同時切斷，防止觸電。

若電器內部發生短路，電流的等效電阻就會大大的減少，那麼電路的電流便會相當大。 這現象稱為電路「過荷」。 電路過荷將會使電線溫度迅速升高，從而破壞電線的絕緣，嚴重的話，可能引起火災。 電路過荷的保護方 法 是 在 電 路 上 接 入「保險絲」或「小型電路斷路器」。 當「過荷」時將電路切斷。

設施種類 漏電斷路器

( RCB/ELCB) ＋

保護接地 (地線)

保險絲 (Fuse)

小型電路斷路器 (MCB)

************************************************

漏電斷路器 RCB / ELCB

當電器發生漏電時，「漏電斷路器」在「保護接地」的配合下，迅速將電源的「火線」和「中線」同時切斷，防止觸電。

當電器正常時，火線和中線的電流相等。如果電器發生漏電，漏電電流以接地線作為迴路，結果火線和中線的電流不相等，「漏電斷路器」的內部裝置會迅速切斷電源。

************************************************

保險絲 Fuse 與開關掣一樣，「保險絲」必須接駁於「火線」上和

以串聯方式連接。 當電路發生「短路」或「漏電」，電路的電流會比正

常大，這過大的電流流經「保險絲」，便會令「保險絲」內的低熔點金屬因過熱而熔斷，將電源切斷。

一般「保險絲」的低溶點金屬為 鉛和錫的合金。 「保險絲」的規格為刻於其表面的 「最大額定電流」

例： 5A、13A 等。************************************************

小型電路斷路器 MCB 必須接駁於「火線」上和以串聯方式連接。 它是一個電磁開關，應用電磁感應原理工作。 工作原理與「保險絲」相近。 規格為刻於其表面的 「最大額定電流」。################################################

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