交流电与直流电

交流电与直流电 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 1 頁,共 11 頁 , 交流電與直流電 I + 1.直,電(DC), (1)電,大小、方向固定(由正極,向負極)。 t(2)由電池或直,發電機供電。 _ 2.交,電(AC), I + (1)電,大小、方向,會隨時間作有規,的週期變化。 (2)沒有正、負極之分。 (3)由交,發電機或發電廠供電。 t 60赫(每秒鐘改變電,方向120 次) (4)台灣地區提供的交,電頻,為 _ ※使用交,電的好處,能以簡單方式變壓 例題 ( )1.臺灣所用的交流電源頻率為, (A)50Hz (B)6OHz (C)110Hz (D)22OHz ( )2.下列何者是交流電的電壓時間變化圖, ( )3.交流電的電壓和電流數值隨時間的變化情形, (A)兩者皆有一定值 (B)兩者皆不固定 (C) 電壓固定 (D)電流固定 , 電的輸送與消耗 1. 電力輸送 (1)由發電廠輸送電流時,雖然使用電阻很小的銅線,但因輸送線路很長(導線越 長,電阻越大),故必須考慮電能的損失. (2)發電廠發電時,不論是核能,火力或水力,都能控制在同一功率(如單位時 間燃燒的燃料,產 生的能量,即可知其功率),而對同一功率 P= V × I 而言,電壓越高,電流越小,如此電流在 線路上損失的電能就越少(根據 2E = IR t) 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 2 頁,共 11 頁 (3)由發電廠輸送電流時,可使用變壓器升高電壓,以減少電路上的電流,再將電 力輸送到各地 的變電所. (4)各地的變電所有一次變電 所和二次變電所,一再 降壓,至街道旁電線桿 的變壓器,將電壓降 至 一般家庭用戶所需的電 壓,台灣目前家庭使用 的電壓為 110V 和 220V. 2. 火線與地線 (1) 電力公司供應一般家庭用戶的電源共有三條,如右圖,A、B 為活線或火線, C 為中性線,因常 和地表接觸,也稱為地線. (2) A、B 二條對 C 的交流電壓為 110V,A、B 二條間的電壓為 220V. (3) 此三電源線經電錶,配電盤後,根據用戶需要配成 110V 或 220V. (4) 一般家庭用戶的電源插座共有三種: a. 110V 兩孔插座: 如右圖 A,使用於日用電燈,電視機 或電扇等,兩孔插座分別接於 電源 線的地線和火線,一般 是插座的短 縫設計成火線,但有時會相 反,此可 用驗電筆插入插座 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 3 頁,共 11 頁 檢驗,驗電筆會 亮時,插座 這孔為火線. b. 110V 三孔插座: 如右圖 B,使用於 電腦,洗衣機,冰箱等,為避免漏電時造成傷害,多加一地線使電器接 地. c. 110V 三孔插座: 如右圖 C,使用於冷氣機或耗電量大的機器,因連 接二條火線,所以電壓為 220V,另一孔接於家庭地線. , 電費的計算 (1) 電力公司以「度」作為計算電費的單位,一度為 1 仟瓦小時(簡稱 kWh),即功率為 1 仟瓦 (1000W),或 1 度 = 1000 瓦特 × 1 小時 = 1000 瓦特 × 3600 秒 6 = 1000 焦耳/秒 × 3600 秒 = 3600000 焦耳 (3.6 ×10)(2) 計算度數時可將功率換算成仟瓦,時間為小時,二者乘積即為度數,或將電 6 能算成焦耳數,再 除以 3.6 ×10即為度數. (3) 電力公司為了計算用戶電費,在用戶端,配電盤之前裝上「瓦時器」,即俗 稱的電錶. 錶上的 刻度即為仟瓦小時(kWh,度). 如功率為 800 瓦的電 器,使用 5 小時即用 4 度. (4) 夏天時,用電量激增,往往造成電力公司供電的不足,因此為平衡夏季的用 電,再夏季尖峰時 間的電費是較高的. 例題: 例 1.功率為 800 瓦的電鍋,每天使用 2 小時,一個月(30 天計), 耗電為 度 例 2.阿炳使用電器時,用掉 400 度的電,若此電器功率為 2000W,則共使用 小時,若其電源 接在 100V,則電路上的電流為 A. 7 3 0 2 4 七月分例 3.小乖家中冷氣機功率為 1200W, 10000 1000 100 10 冷氣機上有 一專用電錶,上個月0 2 77 3 八月分 10000 1000 100 10 與這個月電表上顯示的 刻度如右 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 4 頁,共 11 頁 表,則冷氣機運轉 小時 例 4.小豬以電源 110V,今同時使用四種電器,甲:電鍋 110V、800W, 乙: 烤箱 110V、500W,丙: 電熱器 110V、400W,丁:電抽水機: 110V、 700W,共使用 5 小時,已知電費每度 4 元,則共花費 元電費. 例 5. 有 120V,600W 的電鍋,則 (1) 此電鍋電阻為 歐姆 (2) 使用時流過電鍋的電流為 A (3) 又知電費每度 4 元,若此電鍋每天使用三次,每次 20 分鐘,則每月 (30 天)應付電費 元. , 家庭用電安全 1. 短路: 若電流直接在電線與電池形成迴路,而不經電器, 造成電線與電 池產生高溫,稱為短路,俗稱電線走火,如 右圖,所以短路時電器二端是沒有電壓的,即電器不發生 作用,而電壓視同架在導線二端. 燈泡與導線並聯時,若燈 泡與導線的電阻比非常大,便會發生短路。若 燈泡與導線 的電阻接近,導線視同一電阻器,不發生短路 2. 一般家庭易發生短路的地方包含:插頭和電線相接的地方、電 線和電器 相接的地方、老舊的電線. 3. 電線所使用的材質與粗細不同,所以能承受的電流量大小不同,導線 所能承 受的最高電流量稱為安全負載電流,一般較細的電線,安全 負載電流較小,較粗的電線,安全負載電流較大. 同一電源並聯太多的電器時,流經電線的總電流將大增,常會4. 超過電線的安 全負載電流,造成電線產生高熱發生危險. 如 右圖,若一個電池接一燈泡時產生 2A 的電流,則圖中甲乙間 再接 3 個相同燈泡時,流過 P 的總電流為 10A. (1)電線所生的熱會使電線溫,急速上升,而發生危險。 (2)雖未超越安全負載電,,但長期使用的結果,也會使得絕緣外皮脫,而發 生短,。 5. 電線走火,發生短,時,導線電,過大,因電,的熱效應,造成 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 5 頁,共 11 頁 電線的絕緣外皮熔化,甚至起火燃燒。 6. 保險絲:一種「低熔點」、「電阻比電線稍大」的金屬合金,符號如右圖示,當通 過它的電流超過某一限定值時,保險絲會因溫度過高而熔斷,變成斷路,以 護電器,因此,保險絲必須和電器或插座串聯. 近保 當電路上電流大到一限定值時,年來,大都以無熔絲開關裝置代替保險絲, 無熔絲開關會自動跳開形成斷路,當電路異常排除後,按下開關,就可重新 接 成通路. 7. 但保險絲的安全負載電流不能太大,否則,電器已燒毀,保險絲還未熔斷; 也不能太小,否則,電流達不到電器所需的流量. 電器,需用較大的電壓,因根據 P = I V ,電器的 P 是固8. 一般功率較大的 定,V 越大,電路上的 電流 I 可越小,才不會超過安全負載電流. 例題: 例 1. 右圖電路,A、B、C 為完全相同的燈泡,則 (1) 圖中 K 未按下時,電壓逐漸升高, 燈泡將先燒毀. (2) 若三燈泡的電阻均為歐姆,V 處接 18V 電壓,DE 處 接一最大電流容 量為 5A 的保險絲,圖中 K 按下後, 保險絲是否燒斷? 答: (3) 承上題,圖中 K 未按下時,保險絲是否燒斷? 答: 例 2. 有適用於 100V 的三種電器,分別為 800W 電鍋裝在 B(在 P 安裝一保險 C,300W 電鍋裝在 絲),500W 電爐裝在 D,在 A 處裝一保險絲,三者同 時使用, 則 (1) 這些電器的接法均為 聯 (2) 通過電鍋的電流為 A (3) 若有最大承受量為 4、7、9、13、15、17 安培的 6 種保險絲,適合 安裝在 A 的是 ,適合安裝在 P 的是 . (3) 若使用 5 小時共耗電 度 , 觸電, 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 6 頁,共 11 頁 1.觸電,當人體與電源間形成一個迴,,電,,入人體會有麻痺、疼痛、痙攣等,同的 感覺,甚至致命。 ※人體的電阻,皮膚乾燥,,萬到,十 萬歐姆 身體出汗,,千 歐姆 身體,濕?幾百歐 姆 , 討論, 一、為何觸電會致人於死, 一般110V的插座中,一端是火線,另一端是地線。一盞燈會亮是因其一端接致 電源的火線而另一端與大地接觸,因其形成一迴路使電流流經燈泡而使燈泡發 光。同理,當人體某部份接觸到插座中的火線端,加上人站立時與大地接觸,因 而成行一迴路,故電流會從插座流入人體內,因而產生觸電的現象。電流流經人 體會致人於死,最主要導因於,1,心室細動,2,呼吸中樞癱瘓。一般人體的心 電圖具有一定的規則變化,假若人體觸電後,會造成心電圖大亂,無法使血液順 利輸運,因而影響心臟的正常運作,甚至使心臟功能陷於停頓,而心臟無法提供 新鮮血液給人體需要,而導致性命垂亡危機,此種現象科稱為「心室細動」,在 觸電的同時可能會使自主神經受損,由於呼吸作用是受腦神經網路控制,因此, 突來的電流加入時會使腦神經網路癱瘓,致使呼吸停止,而無新鮮的空氣供給人 電,(安培) 人體反應體,可能導致休克危機,此種現象稱為呼吸中樞癱瘓。 0.0001 感覺微麻二、人體的感應電流為多少,流經人體電流多大時,會致人於死, 0.005 ,痛的感覺 0.010 肌肉抽慉、痙攣人體的最小感知電流為1 mA,3~10 mA則有疼痛的感覺。然而,人體致死的電流值,似 0.015 肌肉失去控制乎無法得到正確的答案,此須視人與觸電情況而定。一般而言,人體通過75 mA~250 mA0.070 ,,經心臟,超過一秒鐘, 的電流時,數秒鐘即告死亡,而通過10 mA~75 mA間之電流時,時間愈長,危害性愈 會造成嚴重傷害,或致命 大,重則死亡,輕則殘廢。而10 mA以下的電流只要不通過胸部,應屬安全電流。 三、為何麻雀站在輸電線上,不會被電死, 輸電線上的電壓相當高,但麻雀站在其上,若只站立其中一根,因不構成一通路,故不管 站在火線或地線,均不會使電流通過,故不會觸電致死。但假使麻雀的身體處及兩條輸配 電線,則必觸電致死無疑。 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 7 頁,共 11 頁 四、影響人體觸電的因素有哪些, 影響人體電阻的主要因素為人體電阻。若電阻愈小電流愈大,欲容易觸電。一般決定人體電阻的因素影可分為五種情形, , 生理方面,一般年紀愈大電阻愈大,且男生電阻較女人為大。廋的人比胖的人電阻大,因 此,胖子、小孩與女人較易觸電。 , 心理方面,一般人在鎮定時比煩躁與恐懼時較為安全得多,故有些人「電死」幾乎是被嚇 死的。 , 觸電環境,環境欲潮濕,則愈容易觸電。 , 觸電時間,觸電時間長短與觸電危險性成正比。 , 觸電部份,人體各部份如守、腳、舌頭、心臟等各有不同的電阻,其中以皮膚電阻最大, 舌頭、內臟的電阻最小。 五、何謂漏電現象, 電器用具、屋內電線經久年使用,或其他人為因素,而使電線的絕緣破損,致使火線處及電器外殼或管道產生電流流入電器外殼或建築物等情形稱為漏電。當人體處及電器外殼或建築物時,即會產生觸電現象。 , 家庭作業---在家練功夫 ( )1. 下列敘述,何者有誤? (A)對同一功率而言,電壓越高,電流越小 (B)導線越長,電阻 越大 (C) 由發電廠輸送電流時,都盡量降低電壓,以減少電路上的電能的損失 (D)各 地的變電所有一 次變電所和二次變電所,一再地降壓. ( )2. 下列敘述,何者有誤? (A)因發電廠發電功率是一定的,所以提高電壓可降輸送電路上 的電流 (B)二次變電所輸送到街道旁電線桿的電壓已為 110V 或 220V (C)電力公司供 應一般家庭用 戶的電源共有三條,有活線和地線 (D)在台灣的家庭用電電源二條活線 相接為 220V ( )3. 下列敘述,何者有誤? (A)外面的電源進入屋內後,經配電盤後,再經電錶開始計算使 用度數 (B)配電盤是根據用戶需要配成 110V 或 220V 的電源 (C)在台灣的家庭用電 電源,小電器如 日光燈,電視等都用 110V (D)用驗電筆插入插座檢驗,驗電筆會亮 時,插座這孔為火線. ( )4. 下列有關 的敘述,何者有誤? (A)在 110V 兩孔插座中,孔的大小設計不同是為表示地 線與火線 (B)功率越大的電器使用的電壓最好也越大 (C)110V 的插座因電壓小,所以都 沒有接地線 (D)發電廠輸送電力都是以高壓電輸送. ( )5. 下列有關冷氣機使用三孔插座的敘述,何者有誤? (A)若將 110V、60W 的燈泡接於插 孔活線 與地線間,燈泡立刻被燒毀 (B)為避免漏電時造成傷害,多加一地線使電器接 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 8 頁,共 11 頁 地 (C)其中一條 為中性線接地 (D)冷氣機功率大一般使用時是接上二活線的. ( )6. 下列敘述,何者有誤? (A)電力公司以度作為計算電費的單位 (B)電費計算的一度為 1 仟瓦小時 (C)用電一度時就是消耗 3600000 焦耳的電能 (D)電壓的大小是決定用電度 數的主要因素 ( )7. 下列敘述,何者有誤? (A)電力公司計算用戶電費的電錶上的刻度 kWh (B)在台灣用電 尖峰時 間設定在冬天 (C)用電尖峰時間因用電量大增,電費較便宜 (D)火力發電是利用 燃燒煤或石油 等化石燃料產生蒸氣,推動渦輪機再帶動發電機發電. ( )8. 下列敘述,何者有誤? (A)一般較細的電線,安全負載電流較小 (B)插頭和電線相接的 地方易 發生短路的現象 (C)短路時電器二端的電壓將大增 (D)短路時所消耗的電仍會 計算在電費內,且比正常用電高 ( )9. 下列敘述,何者有誤? (A)同一電源並聯越多的電器時,流經電線的總電流將越大 (B) 一般 功率較大的電器,需用較大的電壓 (C)當無熔絲開關會自動跳開形成斷路後,要恢 復供電並不 需另接保險絲 (D) 保險絲:的金屬合金熔點必須要高 ( )10. 以延長線加接各種之所以容易發生危險主要是因 (A)總電壓變大使電器燒毀 (B)總電 阻變大,電器不運轉 (C)因串聯使用,總電流變大 (D)因並聯使用,總電流變大( )11. 室內裝有 110V,60W 的日光燈 12 盞,若串接這些燈主線的保險絲斷了,正確的做法 是 (A)以一銅線接上 (B)以一限定 5 安培電流的保險絲接上 (C)以一限定 7 安培電流的保險 絲接上(D) 以一限定 10 安培電流的保險絲接上( )12. 若有 1 度的電能使 100W 的燈泡發光 (A)100 小時 (B)10 小時 (C)1 小時 (D)0.1 小時 ( )13. 有 0.1A,100V 的電燈 10 盞,每日用電 5 小時,一個月(30 天)共用電多少度? (A)1.5 (B)15 (C)30 (D)3 14. 在 110V 的電源上,所用保險絲最大負載為 11A,則該電路最多可裝 100W 電燈 盞 15. 右圖中哪些燈泡會因短路而不亮? 答: , 這些燈泡是否因此而燒毀? 答: 16. 功率為 1200 瓦的電器,每天使用 5 小時,一個月(30 天計),耗電為 度, 若其電源 接在 100V,則電路上的電流為 A 17. 大寶以電源 100V 同時使用三種電器,甲:電鍋 100V、800W,乙: 烤箱 100V、500W,丙: 電熱器100V、700W,共使用 5 小時,已知電費每度 4 元,則 (1) 共花費 元電費 (2) 使用時總電源上的電流為 A (3) 若要在電鍋的電路上裝一保險絲,若保險絲的安全負載電流為 7A,.是否合理? 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 9 頁,共 11 頁 18. 么么家中用電全部電器的總功率為 七月分5 5 4 7 2 10000 1000 1 0010 20000W,電源為 110V,上個月與這個月 八月分5 2 1 2 2 100001000 100 1 0 電表上顯示的刻度 如右表,已知電費每度 4 元,則本月應繳電費 元為 19. 阿美使用功率為 1200W 電器時,用掉 2.4 度的電,若此電器,則共使用 小時,若其電 源接在100V,則電路上的電流為 A 20. 阿呆誤將標示 120V,600W 的電鍋接到 180V 的電源上,,則 (1) 此電鍋電阻為_ (2) 使用時流過電鍋的電流為 A (3) 使用時電鍋的功率為 (4) 下列有關使用時電鍋的狀況的敘述,何者有誤? (A)若電鍋沒有燒毀,飯將較快熟 (B)若電 鍋沒有燒毀,飯將較慢熟 (C)電鍋必會燒毀 (D)電鍋必不燒毀 (E)電鍋內的 電阻將比正常使 用時大 (F)電鍋內的電流將比正常使用時大(複選) 答: ( )21.小美家中電路總錶使用的電壓為 110 伏特,最大輸入電流為 50 安培,現在家中正使用以下 電器,試問最多還能使用 100W 的燈幾盞? (A)7 盞 (B)6 盞 (C)5 盞 (D)4 盞。 電器電磁爐烤箱電子鍋電視機吹風機電熨斗 消耗功率1300W 1000W 600W 100W 1200W700W 數量1 1 1 1 1 1 22. 有一冷氣機,當冷氣運轉時的功率為 3000W,當只送風時的功率 為1000W,今其功率(P)與時間(t,小時)關係如右圖,則在 8 小時 內共耗電 度. 23. 若家庭用電電源為 110V,所使用得電線最多只能支持 50A 的電 今要使用 110V,400w 的電爐,最多只能並聯 個,流, 才不會發生危險 24. 有 100V,2000W 的電鍋,則 (1) 此電鍋電阻為_ 歐姆 (2) 使用時接在 100V 的電壓,則流過電鍋的電流為 A (3) 又電費每度 5 元,此電鍋每天使用二次,每次 20 分鐘,則每月(30 天)應付電費 元. (4) 若電器上安全負載電流為 30A,今此電鍋誤接在 200V 的電源上, 則功 率變為 W,又電器會被燒毀嗎? 答: ( )25.在右圖的電路中,當開關按下後,下列敘述何者正確? (A)燈泡不亮, 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 10 頁,共 11 頁 通過電池的電流將增加 (B)燈泡不亮,通過電池的電流不變 (C)燈泡亮 度不變,通過電池的電流將增加 (D)燈泡亮度不變,通過電 池的電流 也不變。 ( )26. 如右圖,開關鍵 K 按下時,下列何種情形正確? (A)甲、乙皆亮 (B)甲、乙皆不亮 (C)只有甲亮 (D)只有乙亮。 ( )27. 電力公司在二個變電所間,均用高壓電輸送電力。下列敘 確? (A)輸送電流較小,熱效應損失的電能較少 (B)述何 者正 輸送電流 較小,熱效應損失的電能較多 (C)輸送電流較大, 熱效應損失的 電能較少(D)輸送電流較大,熱效應損失的電 能較多。 ( )28.有關變壓器的使用,下列敘述何者正確? (A)可改變直流電壓(B)可改變交流電壓 (C)可改變 電流方向 (D)可改變電阻大小。 三燈泡連接成一電路如右圖。若其中只有一個燈泡損壞,現欲 檢驗燈泡 I 是否損壞,則( )29. 可用一條導線的兩端與哪兩點連接? (甲)a、b (乙)b、c (丙)b、 d。(A)(甲) (B)(丙) (C)(乙)(丙) (D)(甲)(丙) ( )30.使用家用電器時,外殼需接地,其理由為何? 以免人體觸電 (A)萬一漏電時, 可將外漏之電流導入地面, (B)若不接地,則不能構成迴路,電流無法流通 (C) 保證電器的正負兩極維持恆定的電壓 (D)電器過熱時,可將多餘的 熱量導入地面,以策安全。 9 ( )31. 阿炳本月用掉 500 度的電,這表示 (A)消耗 500 仟瓦的功率 (B)消耗 1.8×10焦 耳的能量 (C)使用的電壓為 110 伏特 (D)通過總電源的電流一直為 50A ( )32. 下列何者可表示交流電輸出電流與時間的關係? ( )33. 為減少電力輸送過程中電能之損耗,電力公司通常採取下列哪一種方式輸送電能? (A)高電 壓、高電流 (B)低電壓、低電流 (C)高電壓、低電流 (D)低電壓、高電流。 ( )34. 下列哪一項不符合用電安全? (A)電器如果長時間不使用,需拔下插頭 (B)可用銅線代 替保 險絲或無熔絲開關 (C)不可在同一插座上連接多個電器 (D)身體或站立處潮濕 時,不可接觸 電源。 ( )35. 下列的敘述中,何者符合安全用電規則的正確做法? (A)保險絲熔斷了,可以用金屬線 代替 保險絲 (B)插座應裝在靠近水源處,以方便電線走火時,潑水救火 (C)發現有人 觸電時,應 切斷開關,或用乾燥木棒將電線撥開(D)保險絲應與保護的電器並聯使用。 ( )36. 電力公司為了減少長途輸送電力時電能的損耗,下列哪一項措施錯誤 ? (A)用交流電以便 阿東老師九下理化學習單 1-2 電與生活 第 11 頁,共 11 頁 於 變壓 (B)用高電壓 (C)用高電流 (D)使用低電阻導線。