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基本電學進階 - Coggle Diagram
基本電學進階
電學基本概念
電荷（Charge）：電學的基本概念之一，電荷是物體所帶的基本性質，可以是正電荷（+）或負電荷（-）。
電場（Electric Field）：電場是一種區域性的物理量，它描述了在一個空間中每個點的電力作用。一個帶電粒子會在電場中受到力的作用。
電流（Electric Current）：電流是電荷在導體中流動的現象，通常以符號"I"表示。它的單位是安培（Ampere），表示每秒流經一個截面的電荷數量。
電位差（Voltage）：電位差是一種電場的性質，它表示在兩個點之間的電場能量差異，通常以符號"V"表示。單位是伏特（Volt）。
電阻（Resistance）：電阻是一種材料或元件對電流流動的阻礙程度，通常以符號"R"表示。單位是歐姆（Ohm）。
達成歐姆定律（Ohm's Law）：歐姆定律描述了電流、電壓和電阻之間的關係，它表示為V = I * R，其中V是電壓，I是電流，R是電阻。
電路（Circuit）：電路是一個將電子設備和元件連接在一起，使電流能夠流動的系統。電路可以是串聯（串聯）或並聯（並聯）的。
電容器（Capacitor）：電容器是一種能夠存儲電荷的元件，它由兩個導體之間的絕緣物質分隔開來。
電感（Inductor）：電感是一種元件，它對變化的電流產生電磁感應，通常用於改變電流的大小和方向。
直流和交流（DC and AC）：直流電流是在一個方向上流動的電流，而交流電流是周期性地在正負方向之間變化的電流。
電容及靜電
電容（Capacitor）：
定義： 電容是一種被設計成具有特定電容值的元件。通常由兩個導體板之間用一個絕緣材料（稱為介電體）分隔開來製成。電容的電容值以法拉（Farad，簡寫為F）為單位。
工作原理： 電容儲存電荷，當電壓施加在電容上時，正電荷會在一個板上積聚，而負電荷則在另一個板上積聚，這創建了一個電場。電容的電容值決定了它可以儲存的電荷量，並且與電壓之間的關係可以用以下公式表示：
Q=C⋅V
其中，Q表示儲存的電荷量，C表示電容值，V表示施加在電容上的電壓。
靜電（Electrostatics）：
定義： 靜電是一個研究電荷和靜止電場之間相互作用的分支領域。它處理不涉及電流和時間變化的電荷和電場問題。
庫倫定律： 靜電學的核心定律是庫倫定律，它描述了兩個帶電粒子之間的電場力。庫倫定律表示兩個電荷之間的電場力與它們之間的距離和電荷大小的乘積成正比，與它們之間的電荷符號相關。
電感及電磁
電感（Inductor）：
定義： 電感是一種被設計成具有特定電感值的元件。它通常由一個線圈或螺線繞成，並且通過在其中儲存能量的方式來工作。電感的電感值以亨利（Henry，簡寫為H）為單位。
工作原理： 當電流通過一個電感時，它產生一個磁場，這個磁場儲存能量。當電流變化時，這個儲存的磁場能量也會變化，產生一個電動勢（電壓）來阻止電流的變化，根據冷次定律。因此，電感抵制電流變化。
應用： 電感在許多電子電路中用於濾波、阻止高頻噪聲、穩壓、變壓和其他應用。
電磁（Electromagnetism）：
定義： 電磁學是一門研究電荷和電流產生的電場和磁場之間相互作用的科學。它研究了電場和磁場如何相互關聯，以及它們如何隨時間變化。
麥克斯韋方程式： 麥克斯韋方程式是描述電磁現象的一組基本方程，它們包括麥克斯韋的電場和磁場方程式，這些方程式描述了電場和磁場如何隨時間和空間變化。
應用： 電磁學的應用非常廣泛，包括無線通信、電磁感應、電磁輻射、電動機、變壓器、電磁繞線、雷達、電磁醫學成像等等。電磁學是現代科技和工程的重要基礎之一。
直流網路分析
基本電路元件：
電阻（Resistor）
電流源（Current Source）
電壓源（Voltage Source）
基本定律和概念：
歐姆定律（Ohm's Law）： 歐姆定律是描述電阻的基本定律，它表示電壓（V）等於電流（I）乘以電阻（R）
克希荷夫電壓定律
KVL聲明在任何閉合電路中，總電壓之和等於零，這反映了電能守恆的原則。
克希荷夫電流定律
KCL聲明在任何節點處，進入節點的總電流等於離開節點的總電流，這表明電流在一個節點處是守恆的。
電路分析方法：
節點分析（Nodal Analysis）： 這種方法使用節點法，通常在每個節點處應用KCL，以解出未知節點的電壓。
支路電流法（Mesh Analysis）： 這種方法使用網格法，通常在每個網格（也稱為支路）上應用KVL，以解出未知支路的電流。
串聯和並聯電路分析：
並聯電路分析： 在並聯電路中，電流分為多條路徑，電壓相同，電阻的倒數相加以得到總電阻。
串聯電路分析： 在串聯電路中，電流只有一個路徑，電壓分配在不同的電阻上，電阻相加以得到總電阻。
串並聯電路
串聯電路（Series Circuit）：
在串聯電路中，元件（如電阻、電池、燈泡等）依次連接在同一電流路徑上，也就是它們共享相同的電流。特點如下：
電流相同： 在串聯電路中，所有元件都承受相同大小的電流，因為它們處於同一電流路徑上。
電壓分配： 電壓分配在串聯電路中是分割的，這意味著每個元件都會消耗一部分電壓。總電壓等於串聯中各個元件的電壓之和。
電阻相加： 在串聯電路中，各個元件的電阻相加以獲得總電阻。
並聯電路（Parallel Circuit）：
在並聯電路中，元件被平行連接，也就是它們各自連接到相同的電壓源的不同端點。特點如下：
電壓相同： 在並聯電路中，所有元件都處於相同的電壓下，因為它們連接到相同的電壓源。
電流分配： 電流在並聯電路中分流，因此每個元件可以擁有不同大小的電流。
電阻的倒數相加： 在並聯電路中，電阻的倒數相加以得到總電阻。
電阻
描述了材料或元件對電流流動的阻礙程度。電阻通常用符號"R"來表示，其單位是歐姆Ω
電阻的特性：電阻是一種導體材料的特性，它會阻礙電流的流動。高電阻意味著對電流的阻礙更大，而低電阻意味著對電流的阻礙較小。
電阻的公式：電阻可以通過歐姆定律（Ohm's Law）來描述，其公式如下：
R = V / I
其中，R表示電阻，V表示電壓，I表示電流。這個公式表示，電阻等於電壓和電流的比例。
歐姆定律（Ohm's Law）：歐姆定律是描述電阻的基本定律，它表明在一個導體中，電壓和電流成正比，而電阻是這個比例的比例常數。
電阻的變化：電阻的大小可以根據材料的性質、溫度和幾何形狀而變化。有些材料具有固定的電阻，稱為固定電阻，而其他材料的電阻可能會隨著條件的改變而變化。
電阻的串聯和並聯：在電路中，多個電阻可以串聯或並聯連接。串聯連接會增加總電阻，而並聯連接會減小總電阻。這些概念可以通過適當的公式來計算。
電阻器（Resistor）：電阻器是一種被設計成有特定電阻值的元件，用來限制電流或調整電壓。