現代社會在日常生活中有很多電器用品

像是無線滑鼠、鬧鐘、無線鍵盤……等

都需要裝上電池才能運作

裝上電池是提供了電器用品什麼物理量呢？

原理又是什麼呢？

一般乾電池常見的型號由左至右是1號、2號、3號、4號圓柱形乾電池

他們提供的電位差個別是多少呢？

電池外觀上比較大顆跟比較小顆之間的差異又是什麼呢？

我們在前面的章節已經學過點電荷系統之下的相關理論：

電位能的定義為

若兩電荷相距r

且令無窮遠處電位能等於0

則此時系統的電位能為Ue等於r分之kQq

電位的定義為

電荷所擁有的電位能與其電量的比值V等於q分之Ue

亦可稱之為 1 庫倫的正電荷在電場中所具有的電位能

電位的單位為焦耳除以庫倫或伏特

電位為純量不具方向性

點電荷建立的電位為V等於r分之kQ

其實也有很多電器並不是透過電池來提供電力

而是要插進插座才能運作的

這樣的電器

又是被提供了什麼物理量呢？

跟裝電池的電器又有什麼不一樣呢？

其實

不論是裝電池使用或是要插插頭的電器

都是需要匹配的電位差來驅動

而一般家庭插座通常提供110伏特或220伏特的電位差

一般圓柱形乾電池則提供1.5伏特的電位差

其實不論是要裝電池或是要插插座的電器

正常運作時都會消耗電能

而電位差的單位為伏特

是提供推動電荷所需的能量

電位差越大提供的能量就越多

電位差一般亦可稱之為電壓

電器用品通電運作時

需要足夠大的電流通過

才能匹配電路上各個元件正常運作的需求

而對同一個電器而言

獲得的電位差越大

能得到的電流就越大

但並不是通過電器的電流越大就越好

若是通過電器的電流太大

則透過電流熱效應瞬間產生的熱能很大

亦有燒毀電器的風險

對電器而言

還是要使用與之匹配的電位差

才是正確的使用方式

而電位差產生的原因在於空間中任兩點間的電位不一樣時

兩點間電位有高有低

就會有電位差

舉例來說：

若空間中a、b 兩點各自的電位不相等

則a、b兩點間的電位差可表示為

Delta V等於Vb 減Va

有了電位差

電路上的電荷便獲得移動的能量

進而產生電流

驅動電器正常運作

然而電位差不只是在電路上運作

也有可能在人體上造成傷害

也就是一般口語上說的觸電

然而觸電的定義又是什麼呢？

觸電是指當與電有直接的接觸時

受到傷害的意外事故

被雷電擊中也屬於觸電事故

觸電的嚴重程度則取決於電流進入與離開身體之處的電位差大小

流過身體的電流大小

接觸的持續時間長短

而電流對身體的損害

主要在於加熱身體組織以及干擾神經與心臟的控制

一般來說

不同的電流大小會對人體造成不同程度的傷害

如下分類所述：

5mA電流：

有電擊感覺

一般沒有傷害

10mA電流：

使肌肉發生纖維性抽搐

可能無法自行鬆脫電線

100mA電流：

接觸幾秒

便足以致命

1A電流：

身體組織因過熱而嚴重燒傷

因此

若是在馬路邊有看到高壓電設備

千萬記得離遠一點

不然觸電後造成的傷害是非常大的哦！

下列關於靜電學之中的電位與電位差的敘述

何者正確？

將遙控器裝上電池

主要是提供足夠大並匹配電器需求的電位差

來推動電荷進而形成電流並傳遞能量

在迴路中形成電流

讓電器正常運作

而我們常見的1號、2號、3號、4號圓柱形乾電池

提供的電位差其實都是1.5伏特

所以越大顆的電池並沒有提供更大的電位差

而是電池在正常放電時

可使用的時間較長

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

空間中任兩點間的電位不一樣時

兩點間電位有高有低

就會產生電位差

電位差的單位為伏特V等於C分之J

電位差是提供推動電荷所需的能量

電位差越大

提供的能量就越多

反之

電位差越小

提供的能量就越少

電位差亦稱為電壓

若空間中a、b 兩點各自的電位不相等

則a、b兩點間的電位差可表示為

Delta V等於Vb減Va

觸電的原因是觸電點與人體有電位差

在前面的章節中我們學過

一個點電荷就可以在空中創建出可用電力線呈現分布情況的電場

亦可創建出空間中的電位分布

並由等位線標示出電位相等的位置

不同的等位線之間便存在電位差

然而電力線的方向與電位差又什麼關係呢？

如圖所示

越靠近點電荷的一公分

與越遠離點電荷的一公分

何者存在著較大的電位差呢？

歡迎留言分享你的想法

下次見囉！

bye bye