龍士筆記

第一章、電學概論

1-6 電流

1-6.1 電流的大小

電流定義：電流的大小是以單位時間流過導體某一截面積的電量來表示。

假設t秒內有Q庫侖的電量流過導體的某一截面，則其平均電流為：

根據上式，電流的單位為庫侖/秒，根據SI制為安培 (Ampere, A)；

1安培的電流表示：每1秒鐘有一庫侖 (相當於6.25 X 10¹⁸個自由電子)的

電量流過導體的截面。

因為在導體中流電的是電子，假設t秒鐘內有N個電子流過導體截面，則

備註：1個電子(1e)約為1.6 X 10^-19庫侖。

例題1

假設在五分鐘內有3000庫侖的電荷從導體的一端進入，
同時有3000庫侖的電荷從另一端移出，則流經該導體的平均電流為何?

解：

例題2

有一導體，兩秒鐘內有6.25 X 10¹⁹個電子流過期截面，求其流過的電量及電流分別為何?

解：

1-6.2 電流的方向

由於早期科學家以為在導體中流動的是正電荷，因此傳統電流的方向為正電荷流動的方向；
事實上，現代電子學說證明：在金屬導體內傳遞電流的是帶負電的自由電子。
因此電流的方向恰好與電子移動的方向相反。
電流方向由正端出發，經負載回到負端；電子流則由負端出發，經負載回到正端。

1-6.3 電流的速度

當電子受電動勢驅動，在導體中開始流通時，所有電子會同時在導線中迅速移動。
從第一個電子開始，在短短的一秒鐘內，可以在3 X 10⁸公尺外，傳遞出一個電子，
表示電流是以光速(3 X 10⁸公尺 / 秒)來傳遞電能的，
但是就同一個墊子而言，其在導體內部的移動速度卻是很慢的。

1-6.4 電流的另一種算法

假設：

例題3

有一銅線其截面積為0.05平方公分，電子密度為10²⁹個自由電子數/m³ (立方公尺)，
線路電流為8安培，試求電子在銅線內的平均速率為何?

解：