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主題:電子學/典範條目

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典範條目

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歐姆定律Ohm's law)是電學基本定律之一,是指同一導體中,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比。由德國物理學家格奧爾格·歐姆(G. Ohm)於1827年提出。它說明了電流和電壓與電阻之間的關係。

其中V為電壓,適用單位為伏特(volt),I為電流,單位為安培(A),R為電阻,單位為歐姆(Ω)。



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焦耳定律是定量說明傳導電流電能轉換為熱能定律。1841年,英國物理學家詹姆斯·焦耳發現載流導體中產生的熱量Q(稱為焦耳熱)與電流I的平方、導體的電阻R和通電時間t成比例。採用國際單位制,其表達式為:

其中Q熱量)、I電流)、R電阻)、t時間)、P熱功率)各量的單位依次為焦耳安培歐姆瓦特

焦耳定律是設計電器照明,電熱設備及計算各種電氣設備溫升的重要公式。



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一個750-kΩ的電阻,其外表上的色碼標識出了它的電阻值。可以用萬用表來驗證它的電阻值。

電阻 是物質中阻礙電荷流動的物理量,亦即電阻值,單位為「歐姆」(Ω,Ohm)。

某部分電路所呈現的電阻值大小,等於該部份電路兩端的電壓與流經該部份電路的電流的結果,即

當中 R 為電阻(以歐姆計算)、V 為電壓(以伏特計算)而 I 為電流(以安培計算)。



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圖中顯示的為方形半導體晶體的近拍照片

二極體英文Diode),電子元件當中,一種具有兩個電極的裝置,只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極體Varicap Diode)則用來當作電子式的可調電容器

大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流Rectifying)」功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓),反向時阻斷 (稱為逆向偏壓)。因此,二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性,而是較為複雜的非線性電子特徵-這是由特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能




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PNP
NPN
雙載子接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,又稱三極體)根據不同的摻雜方式,在同一晶片上,製造出三個摻雜區域,形成兩個 P-N 接面。

以 NPN 電晶體為例:在雙載子接面電晶體裡,雖然基極內的電洞較多,是多數載子。但是電流的傳遞,主要卻是透過基極裡的少數載子(即電子)來完成的,也因此 BJT 被稱做少數載子元件(minority-carrier devices)。

BJT 於1947年12月在貝爾電話實驗室,在威廉·肖克利的指揮下,由約翰·巴丁沃爾特·豪澤·布喇頓共同發明。



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半導體裝置(semiconductor device)導電性介於良導電體絕緣體之間,是利用半導體材料特殊電特性來完成特定功能的電子電路組件。通常,這些半導體材料是砷化鎵,可用作整流器、振盪器、發光器、放大器、測光器等器材。




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電磁學物理學的一個分支。電學磁學領域有著緊密關係,廣義的電磁學可以說是包含電學和磁學,但狹義來說是一門探討電性磁性交互關係的學科。 主要研究電磁波電磁場以及有關電荷,帶電物體的動力學等等。

電磁學或稱電動力學經典電動力學。之所以稱為經典,是因為它不包括現代的量子電動力學的內容。電動力學這樣一個術語使用並不是非常嚴格,有時它也用來指電磁學中去除了靜電學靜磁學後剩下的部分,是指電磁學與力學結合的部分。這個部分處理電磁場對帶電粒子的力學影響。



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電容(或電容量,英語:Capacitance)指的是在給定電位差下的電荷儲藏量;記為C國際單位法拉F)。一般來說,電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上;造成電荷的累積儲存,最常見的例子就是兩片平行金屬板。

若在二導體上分別帶有+Q 及−Q的電荷,且V表二導體間的電位差,則其電容量為:

所以一法拉(1F)就是伏特的電位差之下可以儲存一庫侖的電荷(1F=1C/V)。

  • 電容的基本公式:

: 電荷量 : A點之電位 : B點之電位




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電感是指線圈磁場中活動時,所能感應到的電流的強度。單位是「亨利」(H)。

法拉第電磁感應定律知道

其中定義電感

法拉第電磁感應定律可表示作

由上可知,一個典型的電感元件中,在其幾何與物理特性都固定的情況下,產生的電壓如下:

是產生的電壓,單位是伏特

是裝置的電感,單位是亨利。

是電流的時變率,單位是安培/




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積體電路英語integrated circuit,也稱為 ICmicrocircuitmicrochipsilicon chip、或chip)是一種小型化的電路(主要包括半導體設備,也包括被動元件),製造在半導體晶圓表面上。




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Diagram of Vacuum-Tube Diode

Diode

Diagram of Vacuum-Tube Triode

Triode

真空管英文Vacuum Tube)是一種電子元件,在電路中控制電子的流動。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內(管壁大多為玻璃),因而得名。在中國大陸,真空管則會被稱為「電子管」。在香港和中國廣東地區,真空管有時又會被稱作「膽」。

二十世紀中期前,因半導體尚未普及,基本上當時所有的電子器材均使用真空管,形成了當時對真空管的需求。但在半導體技術的發展普及和平民化下,真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因,最後被半導體取代了。但是可以在音響微波爐人造衛星高頻發射機看見真空管的身影。部份戰鬥機為防止核爆造成的電磁脈衝損壞,機上的電子設備亦採用真空管。另外,像是電視機電腦CRT顯示器內的陰極射線管以及X光機X射線管等則是屬於特殊的真空管。




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電池,舊有與狹義上的定義是將本身儲存的化學能轉成電能的裝置,較新與廣義上的定義是指將機械能以外的能量轉成電能的裝置(將機械能轉成電能的裝置叫發電機)。其他名稱有電瓶

電池中一個單元的結構叫做 「Cell」,稱為電池或單電池;內部有多個電池並連或串連的結構叫做「Battery」,稱為電池或電池組。市售一般乾電池其實構造上是「Cell」但英文上習慣稱「Battery」,汽車用鉛酸蓄電池則是真正的「Battery」。




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庫侖定律(Coulomb's law),法國物理學家查爾斯·庫侖1785年發現,因而命名的一條物理學定律。庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律。因此,電學的研究從定性進入定量階段,是電學史中的一塊重要的里程碑。庫侖定律闡明,在真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與距離平方成反比,與電量乘積成正比,作用力的方向在它們的連線上,同號電荷相斥,異號電荷相吸。




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接地型垂直天線(NHK甲府的中波送信所)

天線是一種用來發射接收無線電波——或更廣泛來講——電磁波電子器件。天線應用於廣播電視、點對點無線電通信、雷達太空探索等系統。天線通常在空氣和外層空間中工作,也可以在下運行,甚至在某些頻率下工作於土壤岩石之中。

從物理學上講,天線是一個或多個導體的組合,由它可因施加的交變電壓和相關聯交變電流而產生輻射的電磁場,或者可以將它放置在電磁場中,由於場的感應而在天線內部產生交變電流並在其終端產生交變電壓。




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半導體激光器

雷射是指窄幅頻率的光輻射線,通過受激輻射放大和必要的反饋共振,產生準直、單色相干的光束的過程及儀器。基本上,產生激光需要「共振結構」(resonance structure)、「增益介質」(gain medium)及「激發來源」(pumping source)這三個要素。




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放大器電路,或稱電子放大器,能增加訊號的輸出功率。它透過電源取得能量來源,與控制輸出訊號的波形與輸出訊號一致,但具有較大的振幅。依此來講,放大器電路亦可視為可調節的輸出電源。




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兩極(2P) 10A 小型斷路器

斷路器英文Circuit Breaker,簡稱CB),又稱為遮斷器,而香港一般稱為「水氣製」,為一種過電流保護之裝置,可使用於室內配線上使用之總開關與分電流控制開關(ON/OFF POWER),亦可有效的保護電器的重要元件,主要用作短路保護和防止嚴重超載,工業機器上的馬達負載保護也會指定使用斷路器做為保護裝置之一。
在低壓用斷路器,最常見為無熔絲開關,較大型容量之低壓斷路器最常見的是空氣斷路器(Air Circuit Breaker,縮寫ACB)。




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電機工程學,有時又稱電機和電子工程學,是工程學中,關於電子學電磁學方面的研究及應用的一門學科。電機工程學在十九世紀末、電報與電力供應商業化後,始才被視為一個獨立研究領域。電機工程學現亦涵蓋了多個子領域,包括電力工程電子學控制系統訊號處理電信等。

電機工程廣義上涵蓋該領域的分支,但在北美以外的地方,「電機工程」(electrical engineering)一詞的意義有時不包括「電子工程」(electronic engineering)。 當情況作出這區別,則「電機工程」與「電力工程」意義相同,是指和大能量的電力系統(像是電力傳輸、重型電機機械電動機)相關,而「電子工程」則指處理小信號的電子系統(像是計算機積體電路)。另一個區分的方法則是電力工程師著重在利用電力進行能源的傳輸,而電子工程師則是著重在利用電子訊號進行資訊的傳輸。




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