95 u4

單元 4: 電

單元四

4-1 靜電

電

P.172

4-2 電路與電壓 P.188 4-3 電流

P.204

4-4 電阻

P.215

171

單元 4: 電

4-1

靜電

日常生活中的靜電現象： 1.撕開免洗筷的塑膠套時，塑膠套會吸附在手上。 2.迅速撕開保鮮膜時，保鮮膜容易沾黏在手上。 3.切割保麗綸時，保麗綸碎屑容易黏著在身上。 4.冬天用塑膠梳子梳頭髮時，頭髮容易打結。 5.將塑膠墊板在衣服上摩擦，容易將頭髮吸起來。 6.高速行駛的汽車因與空氣的摩擦而帶靜電，故拖在車尾與地面的放電裝置(一 條鍍有導電金屬的塑膠)，隨時將汽車表面靜電放掉，其目的是使產生的靜電 可導入地下避免危險。 靜電的種類:富蘭克林的定義 1.正電：被絲絹摩擦後，玻璃棒所帶的電稱為_____。而絲絹會帶_____。 2.負電：被毛皮摩擦後，塑膠尺所帶的電稱為_____。而毛皮會帶_____。 ◎ What is electrostatics?（靜電是什麼？） 所有物體都是由原子組成。每一個原子都帶有相同數目的質子和電子。質子帶正 電，電子帶負電。正常狀況下，正負電荷保持平衡，而使物體保持電中性。 當我們將甲、乙兩個不同的絕緣體摩擦之後，如果甲物體的電子跑到乙物體上， 那麼甲物體的正電荷會變得比較多而帶正電；另一方面，乙物體因為從甲物體那 邊得到額外的電子，因此便帶負電。像這種不同絕緣體因摩擦而帶電的情形，就 （因為 叫做『靜電效應』，而因靜電效應得到電子的一方，我們就說它帶靜電。 這些電在絕緣體上不會自己流走，是不會動的電，所以叫做靜電） 靜電力與庫倫定律： 1. 靜電力 ：電荷間互相吸引或是排斥的力；其中同性電荷互相斥，異性電荷互相 吸。 2. 庫倫定律 ：西元 1785 年法國科學家_____，經過仔細的研究發現：二帶電體間 的 靜電力大小與二者的_____成正比，而和二者間的_____反比。 F：代表兩球狀帶電體間之作用力大小，單位牛頓。 Q、q：分別為球狀體所帶之電量，單位庫侖。 R：兩球心間的距離，單位公尺。 k：庫侖常數

172

F=

kQq R2

單元 4: 電

(1)正負電可以______存在。 (2)兩帶電體的作用力必同時______，同時______。 (3)兩帶電體的作用力大小____，方向_____， 且作用在同一_______上。 (4)因分別作用於不同的物體上 ，故________相消。

範例 1： 假設 A、B 二物體帶電量分別為 Q、q，距離為 r，二者間的靜電力為 F (1)若是 A 的電量變為 2Q，其餘條件不變，則靜電力變為

F。

(2)若是 A、B 的電量變為 2Q、2q，其餘條件不變，則靜電力變為 (3)若是 A、B 的電量不變，但是距離變成 3r，則靜電力變為 (4)若是 A、B 帶電量變成 2Q、2q，距離變成 3r，則靜電力變為

F。 F。 F。

電量 1. 電量: 帶電體所帶電荷之多寡。 a.物體帶正電：質子總數＞電子總數。 b.物體帶負電：質子總數＜電子總數。 c.物體不帶電：質子總數＝電子總數。 d.物體不帶電(電中性)，是指正電荷與負電荷電量相等，並不是指沒有電量。 2. 電量單位:

a.實用單位:__________ b.自然單位:_____________________________

重點:  任何帶電體之電量為電子電量的_________。  電子的電量＝ 庫倫；質子的電量＝ 庫倫。  1 庫倫＝ 個電子的電量＝ 個質子的電量。  1 莫耳電子所帶的電量為

庫倫。 173

單元 4: 電

範例 2： 1.下列有關電量的敘述，何者正確？ˉ (A)一個電子所帶的電量為-1.6 × 10 -19 基本電荷 (B)一個質子所帶的電量為 1.6 × 10 -19 基本電荷ˉ (C)一庫侖的電量含有 1.6 × 10 -19 基本電荷ˉ (D)一基本電荷的電量大小相當於 1.6 × 10 -19 庫侖 2.如果 624 × 1016 個電子的電量總和約等於 1 庫侖，則下列哪一種電量不可能存在？

ˉ(A)1.6 × 10 -18 庫侖ˉ(B)1.6 × 10 -19 庫侖ˉ(C)1.6 × 10 -20 庫侖ˉ(D)3.2 × 10 -19 庫侖。 3.下列哪一種電量不可能存在？ (A)0.1 庫倫 (B)0.5e (C)20e (D) 1.6x10-13 庫侖 4.下列何者所帶的電量最小？ (A) 1 個氫原子核

(B) 1 個 SO42

－

－

(C) 0.1 mole 的 e

(D) 10

－10

庫侖

導體與絕緣體： 導體：物體上有可自由移動的電荷者稱之，如：金屬、電解液……。 絕緣體：物體上的電荷不能自由移動者稱之，如：玻璃、毛皮……。 討論：  自由電子: 電子可在原子間自由移動。  絕緣體與導體的形成：原子核與核外電子互相吸引。 絕緣體：如果彼此間的吸引力強，則電子不易脫離原子核的束縛， 因此這一類的物體不易導電，形成絕緣體。 導體：如果在原子核外最外圍的電子，所受的束縛力很微弱，則這些電子容 易脫離原子核的束縛而自由的運動，稱為自由電子，這一類的物體 可以導電，形成導體。

導體與絕緣體電荷分佈之比較: 帶靜電導體上之電荷比較 1. 電荷在金屬中可自由移動 2. 靜電平衡時，電荷只分布在表面

帶靜絕緣體上之電荷比較 1. 電荷在絕緣體中不能自由移動 2. 絕緣體上電荷可任意分布

導體與絕緣體只是程度上的差異，加極高的電壓，木頭也會導電。 174

單元 4: 電

摩擦起電 1.將不帶電的兩個物體互相摩擦後，微量的電子由一物體轉移到另一物體上， 而使兩物體均帶電的方法，稱為摩擦起電。 2.摩擦過程中，容易失去電子的物質帶正電，容易得到電子的物質帶負電，且 兩者所帶電量相等，電性相反。 3.毛皮與塑膠尺摩擦：毛皮失去電子帶正電，塑膠尺獲得電子帶負電。 4.絲絹與玻璃棒摩擦：絲絹獲得電子帶負電，玻璃棒失去電子帶正電。

石 玻 雲 頭 耐 羊 鉛 鋼 木 琥 橡 聚 鎳 銅 銀 金 白 硫 壓 聚 聚 聚 矽 鐵

矽

綿 璃 母 髮 龍 毛

頭 珀 膠 酯

金

膜

克 酯 乙 氯

氟

橡

力

龍

膠

烯 乙 烯

越多正電

不易起靜電

越多負電

靜電感應 當導體受到外加靜電力如帶電體的作用，而使其內的正、負電荷分離的現 象，稱為靜電感應，聚集於導體兩端的局部正、負電荷稱為_______電荷。

重點： 近端感應生___性電荷，遠端感應生____性電荷。 正、負電荷_____產生，且電量_____。 由靜電感應而引起的電量與導體距帶電體的距離有關，距離越小，導體 上的感應電荷越多，反之則越少。 原帶電體的電量，不因靜電感應而改變。 帶電體移去後，導體上電荷立即恢復原狀。 175

單元 4: 電

在絕緣體內，原子核和核外的電子間之束縛力很強，兩者之間雖因外來靜電力

的作用而略微分離，但仍束縛在一起，使 得各原子靠近帶電體的一端為負電，另一 端為正電，因此也會有靜電感應現象。

感應起電：利用靜電感應原理，使導體帶電的現象。 1.感應起電的方式只能用在導體，不適用於絕緣體(摩擦起電)。 2.利用感應起電使導體帶電共有三種方法: (1)使兩相同導體球同時帶等量異性電：

(2)僅使一個導體球帶電：

接地那一端會變為_______。

176

單元 4: 電

(3)利用接觸起電：

範例 3： 1._____有關靜電感應、感應起電及接觸起電的敘述，何者「有誤」？

(Ａ)帶電體不經接觸，而使其他物體內正、負電分離的現象，稱之為靜電感應。 (Ｂ)感應起電後，帶電體的電量增加。 (Ｃ)接觸起電後，帶電體的電量減少。 (Ｄ)接觸起電後，帶電體與被感應的物體間所帶之電荷電性相同。

2. 如圖的帶電棒都帶正電，A、B 為相同的金屬球且原先都是電中性，經過圖中的甲、乙

兩個程序後，試回答下列問題：

(１) A、B 兩金屬球的帶電情形為何？

(Ａ) A、B 都不帶電(Ｂ) A、B 都帶正電

(Ｃ) A、B 都帶負電(Ｄ) A 帶負電， B 帶正電 (２)在甲程序中，用手碰金屬球時，電荷如何流動？ (Ａ)質子由金屬球流向手 (Ｂ)電子由金屬球流向手(Ｃ)質子由手流向金屬球(Ｄ)電子由手流向金屬球

177

單元 4: 電

金箔驗電器 1.構造：利用接觸或感應的方式，及電荷相吸或相斥的原理，來檢驗物體是否帶電 的裝置。 2.功能： (1)檢驗物體是否帶電 a.金箔驗電器不帶電荷時，下方的金箔會垂閉。 b.帶正電的帶電體靠近中性的驗電器時： 上方金屬板感應_____，下方金箔感應______， 因此下端的金箔會相斥而張開。 c.帶負電的帶電體靠近中性的驗電器時： 上方的金屬板會感應_____，下方的金箔感應_____， 因此下端的金箔會相斥而張開。 (2)檢驗物體帶電的性質(正電或負電) 必須先讓驗電器帶電。

a.若驗電器張開的角度變大：帶電體帶____性電。 b.若驗電器張開的角度變小：帶電體帶____性電。 c.檢驗物體的帶電量：角度變化愈大，表示帶電體的電量愈多。

178

單元 4: 電

範例 4：

歆婕欲製造一簡易驗電器，並做許多實驗，試回答下列問題： (1) 你認為她欲製造驗電器須用下列那些器材？ (A)透明膠瓶 (B)鋁箔片 (C)電線 (D)迥紋針 (H)絲絹。

(E)毛線 (F)塑膠棒 (G)玻璃棒

(2) 某帶電體靠近驗電器，則下列各圖的圖示何者正確？ (A)

(B)

(C)

(D)

(3) 承(2)，該帶電體與驗電器頂迴紋針接觸時，驗電器內鋁箔片張開情形如何？(A)仍 張開 (B)下垂。 (4) 已知玻璃棒帶正電，塑膠棒帶負電，今欲使驗電器帶正電，可用下列何種方法？ (A) 把玻棒靠近即可 (B)把塑膠棒靠近即可 (C)把玻棒與驗電器接觸 (D)把玻棒靠 近後再用手觸迴紋針一下，再拿開玻璃棒即可 (E)把此塑膠棒靠近後再用手觸迴紋 針一下，再拿開塑膠棒即可。

閃電的原因 1.雨滴受上升氣流的摩擦，使 雨滴帶電，成為帶電雲層。 2.帶電的雲層接近地面時，對 地面發生靜電感應的現 象，並且也使附近不帶電的 雲層，也不斷地受到感應 而帶電，因此雲層和雲層間，或雲層和地面間，充滿 電荷相互吸引的現象。 3.帶正電的雲層和帶負電的雲層距離太近時產生_____現象，此時正負電相吸，並 且放出大量光和熱，使熾熱的空氣迅速膨脹，發生閃電和雷聲。 4.當帶電的雲層中和放電後，便又恢復不帶電的情形。 179

單元 4: 電

5.閃電，除了向下進行的閃電(雲層到地面)，也有向上進行的閃電(地面到雲層)，向 上進行的閃電並不常見。雷聲：因為閃電的電壓高達幾百萬伏特以上，所以空氣 在瞬間接受到巨大能量的時候，會產生劇烈的波動震盪，發出巨大的聲響向四周 傳播。這就是「雷聲」的由來。

班傑明‧富蘭克林 第一個有關閃電的研究是在 18 世紀中葉由班傑明‧富蘭克 林所完成的。經由他冒著生命危險而得出的實驗成果，證實閃電 是帶電的，之後許多人在世界各地成功地重複了他的實驗，也因 此有人喪生在雷擊之下。富蘭克林在後來的實驗中發現，若將一 跟長鐵桿與地面接觸，鐵桿在雷擊之後會靜靜地將雷電導引至地 底下去，頂多只出現一些火花。這種現象與其他東西遭雷，實在 溫和太多，於是乎有避雷針的發明，使得人們可藉以避免雷擊。

避雷針 人類為了避免雷擊的災害，就在較高大突出的建築物上裝了「避雷針」。避雷針的一端是尖尖的， 因為尖的這一端有吸電的特性，可以把天空中漫無目標的電緩慢的吸引下來而逐漸中和，使雲層裡 的電量減少到最低的程度。這樣一來，雲層和大地之間就不會發生雷擊的現象了。

180

單元 4: 電

（

）1. 帶正電的物體接近不帶電的金屬球時，會發生靜電感應。下列何者為金屬球上感應電 荷的合理分布圖？ (Ｂ)

(Ａ)

（

(Ｃ)

(Ｄ)

）2. 設兩靜止點電荷之間的靜電力大小為 F，欲使兩者之間的靜電力大小成為 4F，可以採 用下列哪一個方法？ (Ａ)兩電荷的電量均不變，其間的距離成為兩倍 (Ｂ)兩電荷的電量均不變，其間的距離成為一半 (Ｃ)其中一電荷的電量成為兩倍，而其間距離保持不變 (Ｄ)其中一電荷的電量成為一半，而其間距離保持不變

（

（

）3. 右圖表示電量 q、Q 的電荷，距離（r）與靜電力（F）的關係，問 Q 為 q 的幾倍？ (Ａ)1/4 (Ｂ)1/2 (Ｃ)4 (Ｄ)2

）4.帶負電的塑膠尺靠近原來不帶電的金屬圓球，它們電荷的分布，如附圖所示，則下列敘 述何者正確？ (A)金屬球上的正電荷量比負電荷量多 (B)金屬球上的正電荷量比負 電荷量少

(C)金屬球上正、負電荷分開的現象稱為電流的磁效應

電荷分開的現象是電子移動的結果

（

(D)金屬球上正、負

【95.基測一】

）5.在清掃保麗龍碎屑時，碎屑通常很容易就「附著在掃帚上，不易掉落」。前述「 的現象最有可能是保麗龍碎屑與掃帚之間的哪一種作用力造成的？ (A)靜電力 (B)磁力 (C)空氣阻力 (D)萬有引力 ANS:1.ABDDA 181

」內

【97.基測一】

單元 4: 電

_____1.靜電力大小與二者間的距離開根號成反比。 _____2.靜電力可以相消。 _____3.電荷分成正負電荷。 _____4.任何帶電體之電量為電子電量的整數倍也可以有小數。 _____5.一個電子所帶的電量為-1.6 × 10 -19 基本電荷。 _____6.感應起電能用於絕緣體。 _____7.如果一物體帶有多餘的電子，則此物體帶正電。 _____8.「摩擦起電」要選絕緣體球， 「接觸起電」要選導體球。 _____9.設帶電體 A 排斥帶電體 B，吸引帶電體 C，排斥帶電體 D，若 D 為正電，則 B 帶的電一定

是正電。 _____10.甲、乙彼此摩擦所帶的電性一定相反，電量則不一定相等。 _____11.避雷針對高空中的靜電具有中和電性的作用。 ANS: 1.X X O X X

6.X X O O X O

一、選擇 （

）1. 大小相同的兩個金屬球 A、B，A 帶 6 庫侖正電荷，B 帶 12 庫侖的負電荷。若將 A、B 兩 球接觸後，再分開，且接觸前後兩球距離不變，則接觸前 A、B 間的靜電力大小是接觸後 的幾倍？ˉ(A)2ˉ(B)4ˉ(C)8ˉ(D)12。

（

）2. 如果 624 × 1016 個電子的電量總和等於 1 庫侖，則下列敘述何者錯誤？ˉ(A)1 個質子的電 量約等於 1.6 × 1019 庫侖ˉ(B)質子所帶的電量稱為基本電荷ˉ(C)任何帶電體的電量是電子 所帶電量的整數倍ˉ(D)3.2 × 10 -20 庫侖的電量不可能存在。 ）3. (甲)金ˉ(乙)銅ˉ(丙)石墨ˉ(丁)鑽石ˉ(戊)人體ˉ(己)塑膠；以上哪幾項是屬於導體？ˉ (A)甲乙丙ˉ(B)丁己ˉ(C)甲乙丙丁戊ˉ(D)甲乙丙戊。

（ （ （

）4. 如果 624 × 1016 個電子的電量總和約等於 1 庫侖，則下列哪一種電量不可能存在？ˉ (A)1.6 × 10 -18 庫侖ˉ(B)1.6 × 10 -19 庫侖ˉ(C)1.6 × 10 -20 庫侖ˉ(D)3.2 × 10 -19 庫侖。 ）5. 若 代表 1 單位正電荷， 代表 1 單位負電荷， 代表 2 單位正電荷。如果兩單位電荷， 距離為 r 時的靜電作用力大小為 F。若距離不變，則下列各靜電力的力圖中，何者正確？ (A)

（

(B)

(C)

(D)

）6. 我們將金屬球均置於絕緣架上，則下列哪一種情形的結果會形成靜電感應現象？ˉ(A)將 兩個帶電的金屬球互相靠近ˉ(B)將帶電的玻璃棒靠近金屬球而不接觸ˉ(C)將帶電的塑 膠棒接觸金屬球ˉ(D)將帶電的玻璃棒靠近金屬球右端，再以手碰觸金屬球左端。 182

單元 4: 電

（

）7. 若欲使物體上的電荷分離，則ˉ(A)感應起電適用於絕緣體ˉ(B)摩擦起電適用於導體ˉ(C) 感應起電適用於金屬，而摩擦起電適用於塑膠片ˉ(D)任何材質皆適合感應起電。

（

）8. 下列哪一種方法不能使金屬帶電？ˉ(A)手持金屬棒和毛皮摩擦ˉ(B)以帶電的塑膠尺靠近 放在絕緣架上的金屬球，再以手碰觸金屬球ˉ(C)以帶電的玻璃棒接觸置於絕緣架上的金 屬球ˉ(D)置於絕緣架上的帶電金屬球碰觸置於絕緣架上未帶電的金屬球。 ）9. 帶正電的物體接近不帶電的金屬球時，會發生靜電感

（

應。下列何者為金屬球上感應電荷的合理分布圖？

（

）10. 毛皮摩擦塑膠棒和絲絹摩擦玻棒的結果，下列哪一項正確？ˉ(A)兩者皆為感應起電ˉ (B)毛皮、絲絹帶正電ˉ(C)這四種物體皆可吸引不帶電的小紙片ˉ(D)塑膠棒和玻棒相互 排斥。

（

）11. 將一個帶電的塑膠尺靠近一個不帶電的金屬時，會使得金屬內的正、負電荷分離，主要 原因為ˉ(A)靜電會移動ˉ(B)導體內的電子可自由移動ˉ(C)絕緣體內的電子不能自由移 動ˉ(D)電子可從一物體移轉到另一個物體上。

（

）12. 下列有關導體和絕緣體的敘述，何者錯誤？ˉ(A)導體內的電子可在原子間自由移動ˉ(B) 絕緣體的組成原子不能任意移動，因此不能導電ˉ(C)人體、石墨也是電的導體ˉ(D)導 線外圍用絕緣塑膠包住，可避免觸電。 ）13. 下列有關「基本電荷」的敘述，何者錯誤？ˉ(A)質子所帶的電量即為基本電荷ˉ(B)電子

（

（ （

（

（

（

所帶的電量即為基本電荷ˉ(C)基本電荷是物體磨擦後所帶的電荷，分為正電和負電兩種 ˉ(D)任何帶電體所攜帶電量的最小單位稱為基本電荷。 ）14. 下列何者是基本電荷？ˉ(A)質子所帶的電量ˉ(B)原子核內的質子數ˉ(C)1 庫侖ˉ(D)即 物體所帶的電荷，分為正電和負電兩種。 ）15. 帶電量+Q 的甲金屬球與帶不同電量的金屬球在不同 距離時，兩金屬球間靜電力大小的關係如下表，依據 此關係，若甲球距離帶電量+4q 的金屬球 4R 時，其 靜電力大小為何？(A)2F (B)F (C)1/2F (D)1/4F。 ）16. 設兩靜止點電荷之間的靜電力大小為 F，欲使兩者之 間的靜電力大小成為 4F，可以採用下列哪一種方法？ˉ(A)兩電荷的電量均不變，其間 的距離成為兩倍ˉ(B)兩電荷的電量均不變，萁間的距離成為一半ˉ(C)其中一電荷的電 量成為兩倍時，而其間的距離保持不變ˉ(D)其中一電荷的電量成為一半，而其間的距離 保持不變。 ）17. 當兩相等的正電荷距離為 r 時，其相互作用力之大小 為 F，如下圖所示。若距離不變，而改變其電性或 電量，則下列選項中那一靜電力圖是正確的？ ）18. 如果 A 帶電體的電量增加為原來的 3 倍，B 帶電體 的電量增加為原來的 2 倍，則靜電力大小為原來的 183

單元 4: 電

ˉˉˉˉ倍。 （

）19. 下列各圖中， 代表一單位正電荷， 代表一單位負電荷，R 代表一單位距離，則哪一個 圖形的靜電作用力最大？ (A)

（

(C)

(D)

）20.右圖，甲、乙、丙為三個帶有同電性及等電量的小球，位於等腰直 角三角形之三頂點上，若甲球受丙球的靜電力大小為 F，則丙球受 到甲球和乙球靜電力的合力大小為何？ (A)0

（

(B)

(B)F (C) 2 F (D)2F

）21.有四個絕緣小球，用細繩繫著掛在支架上，它們之間的作用如右圖，由此實驗可知，D 球 的電性可能為何？ (A)帶與 A 球相同的電性 (B)帶與 B 球相同的電性 (C)帶與 C 球相同的電性 (D)帶與 A 球相反的電性或電中性

（

（

）22.下列何者所帶的電量最大？ (A)1 莫耳 CO32－離子 (B)1 庫侖正電

(D)2×1024 個電子

）23.右圖，已知甲、乙兩球各帶 2 庫侖的正電，丁帶 1 庫侖的負電並置於 由甲乙丙圍成 10cm 邊長之正三角形的中心處，若丁球所受的靜電力 為零，則丙球帶多少庫侖的正電？ (A)1

（

(C)2 莫耳 Na＋

(B)1.5

(C)2

(D)4

）24.有甲、乙、丙、丁四個金屬球，若其中一個不帶電，一個帶正電，兩個帶負電；現已知甲、 乙相吸，乙、丙相斥，丙、丁相吸，甲、丙相吸，則下列何種情形是正確的？ (A)甲必帶正電 (B)乙帶正電 (C)丁必帶正電 (D)若甲帶正電，則丁不帶電。

（

）25.如圖為金屬球感應起電的實驗過程記錄，有關感應起電的先後順序，下列何者正確？ (A)c→a→b→e→d

(B)d→a→b→c→e

(C)c→e→b→a→d

184

(D)e→a→c→b→d

單元 4: 電

（

）26.右圖中，三個帶電小球位於同一直線上，且均帶有等電量的負電 荷，若 B 球受到來自 A 球的靜電力大小為 F，則 B 球受到來自 A 球和 C 球靜電力的合力為何？ (A)0

(B)2F (C)3F

(D)5F

（

）27.毛皮摩擦過的塑膠棒接近一驗電器，但不與之接觸，下列何圖所示的電荷分布較合理？

（

）28.保麗龍球極易因摩擦起電而帶靜電，右圖為四個以絕緣細線懸吊的 保麗龍球在靜電作用下的排列情形，若甲球帶正電，則關於乙、丙、 丁三球之電性敘述，下列何者有誤？ (A)乙球必帶正電 (B)丙球必帶正電 (C)丁球必帶負電 (D)丙、丁兩球不一定帶異性電 ANS: 1.CADCC

6.BCAAC

11.BBCAD

16.BD

18.6

19.AC

21.DDCDA 26.CBC

二、填充

1. 請用圖形的代號順序寫出起電的步驟。

ˉ

ˉ。

ANS:丁丙甲戊乙 2. 我們將 A、B 兩電中性的物體摩擦後，發現 A 物體失去了 312 × 1018 個電子。如果 624 × 1016 個電 子的電量總和約等於 1 庫侖，則 A 物體將帶ˉˉˉˉ電(正或負)。帶電量為ˉˉˉˉ庫侖。 ANS:正電，50 3. 當一個帶正電的玻璃棒靠近一個未帶電的金屬球的左端，金屬球置於絕緣架上。此時金屬球的左

端將帶ˉˉˉˉ電(填正、負或不帶)。此種現象稱為ˉˉˉˉ。若此時將玻璃棒移開，金屬球將 帶ˉˉˉˉ電。(填正、負或不帶)。 ANS:負電，靜電感應，不帶電 4. 如果 624 × 1016 個電子的電量總和約等於 1 庫侖。現在有一經毛皮摩擦過的塑膠尺上帶有 4.8 × 10 -12 庫侖的負電，即表示毛皮在摩擦過程中大約ˉˉˉˉ(失去，獲得)了ˉˉˉˉ個電子。 ANS:失去，3 × 10 7 185

單元 4: 電

5. 經絲綢摩擦過的玻璃棒接近一絕緣金屬球，將此球以手碰觸一下，則電子由手流向球或由球流向

手？ˉˉˉˉ。

電子由手流向球

6. 已知碳-12 的原子核內有 6 個質子，6 個中子，而 624 × 1016 個電子的電量總和約等於 1 庫侖，則 碳-12 的原子核所帶的電量約為ˉˉˉˉ庫侖的ˉˉˉˉ電(正或負)。 ANS: 9.6 × 10 -19 ，正 7. (A)一個電子電量ˉ(B)3.2 × 10 -20 庫侖ˉ(C)一莫耳的質子電量ˉ(D)96 庫侖ˉ(E)5 × 10 -5 庫侖；上述 的電量中，哪些可以合理存在？ˉˉˉˉ。 ANS:ACDE 8. 一個懸吊的金屬球，如右圖，若用一帶負電的塑膠尺靠近它的右端而不接觸，

再將塑膠尺移開，此時金屬球帶ˉˉˉˉ電。若先以手指接觸金屬球左端再移 開塑膠尺，此時金屬球帶ˉˉˉˉ電。若直接以塑膠尺碰觸金屬球，再移開塑 膠尺，則金屬球帶ˉˉˉˉ電。 ANS:不帶電，正電，負電

9.以絲絹摩擦過玻璃棒，接近針頭，請回答下列問題： (1) 玻璃因_____(失去或得到)電子，而帶_____。 (2) 兩片鋁箔因帶_____而張開，愈接近，則張開角度_____。 (3) 手持塑膠片，介入棒與針頭間，則鋁箔張開角度_____。 (4) 承上題，若介入鐵片，則角度_____，此乃因為金屬有屏蔽作用。(舊教材) ANS:(1)失去

正 (2)正電 愈大 (3)不變 10.兩種感應起電的方法，請用圖形上的代號順序寫出起電的步驟，： (1)方法Ⅰ的順序為__________

甲

乙

丙

丁

(4)=0

戊

ANS: 甲丁戊丙乙

(2) 方法Ⅱ的順序為__________ a

b

c

ANS: dacb

186

d

單元 4: 電

11.如圖，置於絕緣架上的金屬球 A、B、C；A 球帶正電，B、C 球不帶電；B、C 球接觸。將 A 球

向 B 球移近，但不接觸，且停留在一側，根據下列三種步驟，回答 B、C 球所帶電性為何？(移動 球時，均手握絕緣架) (1)手指輕觸一下 C 球，再移開 C 球。則 B 帶_____，C 球帶_____。 (2)手指輕觸一下 C 球，先移開 A 球，再移開 C 球。則 B 帶_____， C 球帶_____。 (3)手指不觸 C 球，而先移開 A 球，再移開 C 球。則 B 帶_____，C 球帶_____。 ANS:(1)負電，中性電(2)負電，負電(3)中性電，中性電 12.在金屬罐的兩外側各貼住尼龍線懸著的一小空心金屬球如圖，把金屬罐放在玻璃板或塑膠

板上，使它和周圍物體絕緣，試回答下列問題：

(1) 把帶負電的塑膠尺移近金屬罐的一側，但不接觸，則 A、B 兩空心金屬球_______。(填張開或

下垂) (2) 把塑膠尺停留在金屬罐一側，另用手接觸金屬罐的另一側(懸有 A 空心金屬球之一側)，

則見 A 空心金屬球_______；B 空心金屬球_______。 (3) 再把塑膠尺拿開，則可見 A、B 兩空心金屬球均______。(填張開或下垂) (4) 此時金屬罐帶有_____電。 (5) 此種可使導體帶單一種電的方法，稱為______________。 ANS:(1)張開

(2)下垂，張開

(3)張開

(4)正，感應起電

13.三個點電荷甲、乙、丙依序以等間隔(距離為 r)排成一直線電量比為+4:-2:+1 則三電荷所受的靜電

力大小之比為何? (課外補充題) 解析 F 甲= 甲受到乙的吸引力(→)+甲受到丙的排斥力(←) = k ×

( 4 × 2) ( 4 × 1) 7k −k× = 2 ( →) 2 r (2r ) 2 r

F 乙=乙受到甲的吸引力(←) +乙受到丙的吸引力(→) = k ×

( 4 × 2) ( 2 × 1) 6k − k × 2 = 2 (← ) 2 r r r

F 丙=丙受到乙的吸引力(←)+丙受到甲的排斥力(→) = k × 比為

7 k 6k k : : =7:6:1 r2 r2 r2 187

( 2 × 1) ( 4 × 1) k −k× = ( ←) 2 r (2r ) 2 r 2

單元 4: 電

4-2

電路與電壓

基本電路(即最簡單的電路) 電源 ：提供電能的裝置，例如：電池。 基本電路

電器裝置 ：將電能轉換成其它可利用能量的裝置，例如：冰箱、電燈。 導線(電線) ：俗稱電線，將電源和電器連接成一個通路。而且外 表會用絕緣的塑膠包住金屬線，以避免短路的危險。

電路的通斷：通常在電路中加裝開關（ K）來控制電路。 1.通路 ：按下開關，電路形成封閉迴路（電流可流通），燈泡亮起來。 2.斷路 ：拉起開關，電路形成切斷的電路（電流無法流通），燈泡就熄滅了。

3.短路：短路是指電流不經由電器而直接構成迴路。

188

單元 4: 電

電路符號 電路 元件

符號

主要功能

電路 元件

符號

主要功能

電池

電流方向固定的 電源、提供電能

交流電

電流方向會改變的 電源、提供電能

導線

形成通路

安培計

測量電流大小

電燈

將電能轉換成光 能及熱能

伏特計

測量電壓大小

開關

控制電路成為通 路或斷路

電阻器

電器的代稱，將電 能轉換成熱能

可變

可依需要改變電阻 大小

保護電路、避免電 器傷害損毀

保險絲

電阻

電燈泡的構造

範例 1: 1.下圖中，燈泡會亮的是______

圖(一) 2.電路中，拆除哪顆燈泡不會影響其他燈泡繼續發光？

189

單元 4: 電

串、並聯電路 1.串聯電路：電器接在同一導線上。

2.並聯電路：電器接在不同的導線上。

3.討論： (1)在同一個電路上，串聯的燈泡越多，則燈越 ； 而在同一個電路上，並聯的燈泡越多，則各燈亮度 (2)串聯電路中，若是有一燈熄滅，其餘的燈均會 ； 。 並聯的電燈有一燈熄滅，其餘的燈泡仍 (3)家庭用的電燈電器都是採用

。

的方式連接。

範例 2: 下圖 A、圖 B 為兩種不同的連接方式的電路圖，試回答下列問題：

(1)哪一個圖燈泡是串聯的？ˉˉˉˉ。 (2)哪一個圖燈泡比較亮？ˉˉˉˉ。 (3)圖 A 第一個燈泡取下後，則第二個燈泡將ˉˉˉˉ(填亮著或不亮)。 (4)圖 B 某一個燈泡損壞，另一個燈泡將ˉˉˉˉ(填亮著或不亮)。 (5)兩圖中何者可以很清楚的看出來哪一個燈泡損壞？ˉˉˉˉ 190