當燈泡無法發亮

或遙控器無法運作時

第一個會被提出來的說法是「沒電了？」

這是什麼意思呢？

電荷為什麼可以在導線中移動？

導線另一頭的燈不亮

和這一頭的電池又有什麼關係呢？

如果我們把整個電路想像成是一個抽水循環系統

將水流類比成電線中的電流

而電池就可以被我們想像成是抽水幫浦

是用來提供能量的裝置

此時　狐狸貓向小數蛙提問

如果我們真的把電路類比為一個抽水循環系統

那我們之前介紹的電線和燈泡等電器

分別對應到抽水循環系統中的什麼呢？

小數蛙煩惱的說：

又要考我喔　讓我想想喔……

親愛的同學們

你們可以幫幫小數蛙嗎？

狐狸貓向小數蛙說明

既然電線是提供給電流所走的道路

自然就相當於是抽水循環系統中的水管

而電路中的燈泡要運轉發亮

就需要從電流中汲取能量

這跟渦輪要能轉動

需要從水流中獲得能量一樣

所以燈泡很自然

可以類比成抽水循環系統中的渦輪

幫浦把水從低水位的水箱抽到高水位的水箱

在高水位的水

擁有比較多的重力位能

具有比較高的能量

反之　低水位的水　能量比較少

所以幫浦將低處的水提高了水位

讓它變成了高能量的狀態

同樣的我們把水位的概念也沿用到電路系統

我們稱為電位

而電池的作用就像幫浦

讓電線中的電荷產生電位差

把電荷變成了高能量狀態

而電位差　也就是我們常聽到的電壓

小數蛙聽完狐狸貓的解釋　說：

用這樣的方法去思考電路　更好懂了！

但是小數蛙又提出一個問題

像是我們在家裡開電燈的開關

明明開關距離電燈泡是有一段蠻長的距離的

為什麼電燈泡一瞬間就亮了

電線裡面的電子有運動得這麼快嗎？

明明看起來沒有運動得那麼快

怎麼可以一瞬間

從開關就跑到了幾公尺外的電燈泡？

狐狸貓稱讚了小數蛙

說他平常看起來呆呆的

居然可以問出這麼好的問題

小數蛙害羞地接受了稱讚

但又緊接著催促狐狸貓

如果電子真的運動得那麼快

那他剛剛肯定也堅持不住

一定會跟著頭暈想吐！

狐狸貓開始說明

其實並不是像小數蛙想像的那樣

電線裡的電子運動速率其實並不快

大概每秒鐘在電線中前進幾毫米而已

這樣的速度是

遠遠不夠在一瞬間讓在幾公尺外的電燈亮的

那是怎麼做到的呢？

導線內的金屬導體上

已經有許多自由電子準備好要移動了

所以我們可以看做是一根水管

裝滿了可流動的水

當我們打開連接水管的水龍頭

自水龍頭流出水的能量

經水管中的水傳到另一頭

讓水有能量而流出

你覺得從水管流出去第一波的水

跟從水龍頭進去的水是同一批嗎？

小數蛙思考了一下　回答：當然不是啊！

小數蛙想明白了

開心的說：裝滿水的水管

只要一打開水龍頭

另一端一瞬間就會出水

而電線也是這樣的

一打開電燈開關

在電燈那一端的電子也會一瞬間具有能量

讓電燈發亮

狐狸貓點頭贊同

現在我們知道了電壓的概念

了解怎麼測量電壓也是很重要的

我們通常使用伏特計進行電壓的測量

電壓以伏特為單位

當1庫侖的電子在電路上在經過一段電壓後

產生了1焦耳的能量差時

我們定義經過的電壓為1伏特

譬如1.5伏特的乾電池

可以讓1庫侖的電子獲得1.5焦耳的電能

測量電路上兩點間的電壓時

我們將伏特計上的紅色正接頭

連結靠近電源正極

將伏特計上的黑色負接頭

連結靠近電源負極

形成並聯的連接方式

為了降低能量的耗損

伏特計會設計成只讓少少的電流通過它

而伏特計就像是路旁警察

藉由攔檢這些些許的電流

檢測通過此段電路的電壓

除了使用伏特計時

要採用並聯的方式來進行測量

還有一些注意事項是需要特別注意的！

黑色的負接頭連結靠近電源負極的一端

紅色的正接頭連結靠近電源正極的一端

伏特計跟測量電流的安培計操作上很相似

他們都有不同的檔位

如果你在事先就已經知道

你想要測量的電路上大概擁有著多大的電壓

那就選取最適合的檔位來進行測量

例如：今天你知道你的待測電路的電壓大小約為10伏特

則就要選擇15伏特的檔位　而不能選擇5伏特

若今天要測量的電壓是未知大小

則盡量都從最大的檔位開始實驗

要不然超過該檔位的測量上限

可是會造成伏特計永久損毀的喔！

狐狸貓向小數蛙劈哩啪啦的說了這麼多

好奇小數蛙真的都有吸收進去嗎？

狐狸貓有點生氣地大聲說：

小數蛙　你有在聽嗎？

小數蛙則驚恐的指向前方　說：

狐狸貓　你看前面！

狐狸貓一看　跟著喊：

天啊！來不及了啦！

最後　我們來整理一下今天的重點

如果將電路系統類比為水管系統

我們的電流就相當於水流

燈泡就相當如渦輪

而電源自然是幫浦

導線對應到水管

而電壓也就是電位差對應到的即是水位差

而用來計量電壓的單位是伏特

而想要測量電壓需要使用伏特計

且要跟待測電路並聯喔！