# 延平國中理化 6
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## ==**此份講義為許宸碩所寫 請勿隨意外傳**==

## Ch.1 電與生活

### 1-1 電流熱效應

:::info
#### 公式集合
##### 電能： $$ E = QV = IVt = I^2Rt = \frac {V^2}{R}t $$
##### 電功率： $$ P = \frac {E}{t} = IV = I^2R = \frac {V^2}{R} $$
##### 特定功率題（只給Ｖ＆Ｗ）： $$ R = \frac {V^2} {P} $$
:::

#### 重點

* 大多數題目都在考個別電阻的功耗，因此大多數題目的關鍵皆在於 ==找出 **Ｖ、Ｉ、Ｒ** 三者的數值==
* 串聯電阻：串聯時 -> 電流相同，因此帶入 $$ P = I^2R $$
* 並聯電阻：並聯時 -> 電壓相同，因此帶入 $$ P = \frac {V^2}{R} $$
* **能量守恆** -> 電池提供的總功率 ＝ 電器消耗電功率之和 $$ P_總 = I_總V_總 = P_A + P_B + … $$
* 單位： W = J/s ； 1 kW = 1000 W

:::success
解題時的小技巧：可以用兩種顏色的筆表示電流與電壓 -> 比較不會搞混 :+1:
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#### 題目

* 進階題：綜合進階演練5、12
> 請把講義所有題目都練過至少一次 ==都很重要==

#### 105年 會考 第49、50題：

:::spoiler 詳解
49. Ans: (D)
根據敘述「接觸鋁箔紙溫度上升，隨即在乙處起火燃燒」 -> 電能轉為熱能，造成溫度上升
  => 電流熱效應
50. Ans: (A)
同一條線路上，電流相同
:::

#### 106年 會考 第46題：


:::spoiler 詳解
46. Ans: (D)
若兩並聯之電阻電功率一樣（並聯電壓同），則Ｉ、Ｒ皆相同 -> 丙之電流為甲乙合併
則根據公式即可知道答案
$$ P = I^2R $$
:::

 

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 能夠清楚求出電路上個別電阻之電功率
- [ ] 熟練應用正確的公式求出電功率
:::

***

### 1-2 電的運送與消耗

#### 重點

* 直流電＆交流電的差異 -> 交流電的波動性變化 ==有正負號之分==
* 討論運輸電力時，需注意以下兩點
$$P_{發電廠} = IV $$ $$P_{損耗} = I^2R $$
> 不能用Ｖ -> 因為電線本身就會消耗電壓
* ==電壓越高 電路損耗的能量越低== -> 高壓電
* 火線地線看清楚 -> 怎麼連接決定電壓多少
* 一度電 ＝ 1 kW-hr = 3.6 * 10^6 J -> **看清楚再算電費**

#### 題目

* 基礎題：綜合進階演練3

 

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 了解運送電路之相關概念
- [ ] 透過功耗求出電費
:::

***

### 1-3 家庭用電安全

#### 重點

* 保險絲與最大附載電流的定義
* 確認電路是否安全 -> 有沒有短路

 

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 判斷電路是否安全
:::

***

### ==本章解題重點==

#### 注意事項

* 串並聯系統 分別對於 **「電壓、電流、電阻」** 都應記熟

* 單位的絕對不能看錯 **==特殊單位：度==**

* 遇到電路複雜的題型時 -> 可以透過單條電路分開分析去簡化問題

***

## Ch.2 磁

### 2-1 磁鐵與磁場

:::info
**名詞定義＆解釋**

1. 磁力：與重力、庫倫靜電力相同，屬於超距力的一種 （此指的是磁鐵互相引與排斥的效果）

2. 磁場：磁力可以產生作用的空間

3. 磁力線：磁場中磁力作用的具象化表現方式<假想的> -> 可以看出 ==磁力強度與方向==

:::

#### 重點

* 磁鐵：
1. 磁鐵一定有正負雙極 無論分裂成多少塊都是 -> 必定成對存在 與 ==電荷不一樣==

2. 磁性物質：鐵、鈷、鎳（與其合金）==[背]== -> 化學的[電子組態]()會解釋背後的原因

> 常識複習：磁鐵中 -> 正極為Ｎ；負極為Ｓ

* 磁力線：
1. 磁力線為封閉的平滑曲線 -> 任兩條磁力線==永不相交==

2. 磁力線由正極出發 負極回來 -> 切線方向就是此處之==磁場方向== 也就是**指針Ｎ極指向之方向**

3. 磁力線越密集 -> 磁場越強

> 不要忘記磁力線是 ==虛擬的== -> 唯一能看到的方式：灑鐵粉
>> 記得看熟 學校講義 P41 的磁力線圖

&ensp;

:::success
雖然地磁並不為這個章節的核心重點 但對於地科有著舉足輕重的影響
&ensp; -> **唯一的重點是：可將視為地球一個巨型磁鐵 且 ==Ｎ為南極 Ｓ為北極==**
:::

#### 題目

* 進階題：綜合進階演練2
> 能夠看懂磁力線之圖案標示

&ensp;

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 了解磁鐵的基本性質
- [ ] 熟練並且精確的判斷磁力線方向與磁場大小
:::

***

### 2-2 電流的磁效應

:::info
**複習** [國小自然]

通電後的導線具備磁場 -> 影響指南針 ＆ 「安培右手定則」
> ### 這就是 **==「電流磁效應」==**

* 國小教學影片
> {%youtube PKZEJCzkQRg %}
:::

#### 重點

* 電流磁效應：
1. 通電的導線可以在周圍產生磁場 -> 稱為「電流磁效應」

2. 長直導線產生的磁場為「同心圓」-> 拇指為電流 四指為磁場方向

圓形線圈產生的磁場為「類圓柱形的薄磁鐵」＆ 螺線管線圈產生的磁場為「棒狀磁鐵」
&ensp; -> 四指為電流 拇指為磁場方向

### => **==安培右手定則==**

> ### 安培定律：
> 長直載流導線所產生的磁場 與 電流大小成 **==正比==** ＆ 導線距離成 **==反比==**
>> 

:::success
下一章節將會提到 **「右手開掌定則」**
這個與「安培右手定則」有所不同 請不要搞錯 => 下章節會仔細介紹
:::

* 電磁鐵：
1. 透過電流磁效應來創造磁場 -> 電磁鐵 （大多使用螺線管作為線圈）

2. 增強電磁鐵磁力的方式：
* 電流加大
* 單位線圈密度提升
* ==加入磁性物質在其中==
&ensp;
> #### 原因：將磁性物質暫時磁化 可大幅提升磁力效果

3. 須注意電流方向 -> 會影響磁力方向 **==尤其是螺線管==**

* 電磁鐵應用：
1. 大多數透過通電與否 造成與永久磁鐵的 **吸引與排斥**

2. 包含：電鈴、喇叭、安培計、==馬達==
> 馬達特殊之處：**==「集電環」==**

:::success
接下來將會提到 **「發電機」**
發電機＆馬達 有眾多相似之處 請將兩者的方法與應用 **記熟**
:::

#### 題目

* 基礎題：綜合進階演練1、2
* 進階題：會考基礎題4、12、15

&ensp;

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 熟練地分析不同情況的電流磁效應
- [ ] 能夠了解各種電磁鐵系統的應用與原理
:::

***

### 2-3 電流與磁場的交互作用

:::info
**必備知識：**
**穿入紙面＆穿出紙面**

>穿入紙面：「叉」
>穿出紙面：「點」
>
>>

**磁力定義**
> 當有電流與磁場同時存在 並且 **==不平行==** 時 -> 產生的力及為「磁力」
>
>> 這個和單純的磁場所產生的效果不同 而是更相似於我們過往學的力學中的 **「力」**
:::

#### 重點

* 右手開掌定則：
1. 使用方式：(請打開你的右手)
* 拇指方向 -> 電流
* 四指方向 -> 磁場
* 掌心推出方向 -> 磁力
> **==三者互相垂直==**

2. 與力矩相似 當電流與磁場互相垂直時 -> 磁力有最大值
### &ensp; **==「只要不平行就有磁力」==**

* 基礎範例：
1. 兩長直導線
* 同向：互相吸引
* 反向：互相排斥

2. 簡易馬達：
1. 相較於正常馬達 運行方式完全不同
&ensp; 傳統：磁鐵互斥；簡易：磁力（透過電流與磁場的共同作用）

2. 四個邊所產生的磁力都有所不同 -> 有加強 有抵銷

> 

* 進階範例：
1. 電子在電磁場中的運動 (P63 範例三)
* 電子之運動 -> 電流
* 當電子在一磁場中運動時 -> 右手開掌定則
&ensp;
:::info
[Recall] 電荷的吸引＆排斥

「同極相斥 異極相吸」
> 質子：負電板吸引 正電板排斥
> 電子：負電板排斥 正電板吸引
> 中子？
>
>> 真正的公式 (電場強度公式)
>> $$\vec{F} = q \vec{E} $$
:::

2. 磁場中之鐵棒
* 核心概念：鐵棒變成暫時「電池」＆ 切割磁力線
* 原因：
1. 當鐵棒在移動時 其中的電荷也在移動 -> 產生電流
2. 電流與磁場交互作用 -> 產生磁力
3. 磁力推動鐵棒中的電荷 -> **==只有電子 因為質子不會移動==**
4. 由於電荷堆積在其中一側 -> 兩側ㄧ正一負 視為「電池」
&ensp;
> 高中感應電動勢會詳細提到並且複雜許多
>> 此類題型屬於相對複雜 請看熟 並提出疑問之處

* 額外補充解釋：
1. 勞倫茲力：
* 我們所討論的「磁力」其實就是勞倫茲力
* 定義：是運動於電磁場的帶電粒子所感受到的作用力
* 公式：
$$ \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} $$
> 會跟上方的電場強度公式互相搭配使用 (高中)

#### 題目

* 基礎題：綜合進階演練1、2
* 進階題：會考基礎題2、13、14
> 會考或外面的題目反而不會太難 -> 延平大多會銜接高中題目 :cry:

&ensp;

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 熟練地運用右手開掌定則
- [ ] 了解勞倫茲力的相關題目（國中等級）
:::

***

### 2-4 電磁感應

:::info
**本章核心重點：** **==電生磁 磁生電==**
> 電生磁：電流磁效應
> 磁生電：電磁感應

**電磁感應：**
定義：放在變化磁通量中的導體 會產生電動勢
&ensp; 白話文：變化的磁場下 可以透過導體生電 -> 磁生電
:::

#### 重點

* 必備概念：
1. 法拉第定律：
* 定義：感應電流的大小 與 磁場「變化的速率」成正比

2. 冷次定律：
* 定義：感應電流產生磁場的方向 **==「恆為」==** 抗拒磁場變化的方向
> 簡單來說 磁場就是 **「傲嬌」** -> 反著來就對了

* 發電機：
1. 設計特點：
* 跟馬達非常相似 只是運作邏輯反過來
&ensp; 馬達 -> 電生磁來轉動 ； 發電機 -> 轉動來磁生電
* 特殊設計：集電環 ＆ 電刷
> &ensp;
> 

2. 直流＆交流：
* 直流電＆交流電的差別
* 兩種發電機之差別：集電環設計
> 請記熟這兩種的 產生電流與線圈位置之圖形 (P73~74)

* 變壓器：
* 變壓器目的：升壓 或 降壓 -> **==「只能使用交流電」==**
* 構造：
* 主線圈＆副線圈
* 鐵芯
* 原理：「電磁感應」
1. 透過交流電通過主線圈產生磁場
2. 運用鐵芯強化磁場
3. 電磁感應使副線圈產生電力
> 會有 **「熱能」** 損耗
* 公式：
$$ \frac{N_1}{N_2} = \frac{V_1}{V_2} = \frac{I_2}{I_1}$$
> 理想變壓器：
> $$I_1V_1 = I_2V_2 $$
&ensp;
> 

#### 題目

* 基礎題：綜合進階演練2、4、5
* 進階題：綜合進階演練8、9、10 ＆ 會考基礎題5
> 題目類型多 理解觀念更重要

&ensp;

:::warning
讀完本章後 你應該要：
- [ ] 判斷電磁感應的電流大小與方向之比較
- [ ] 了解電磁感應在生活中的運用
:::

***

### ==本章解題重點==

#### 題型：判斷屬於哪種現象

graph LR
    A[實驗設計 or 特殊裝置] -->B(找出特定的說明 or 現象)
    B -->|電生磁| D[電流磁效應]
    B -->|電磁場 and 受力偏移 | E[電流與磁場的交互作用]
    B -->|磁生電| F[電磁感應]

#### 注意事項

* 螺線管的繞圈方向＆電流方向 皆要注意

* 空間概念不要混亂 -> 靜下心來 好好運用右手

* 仔細檢查 **==電流、磁場、磁力==** 三者的方向 -> $$「手指代表的內容不能更動」$$
> 拇指方向 -> 電流
> 四指方向 -> 磁場
> 掌心推出方向 -> 磁力

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## Ch.3 氧化還原應用 <化學>

### 3-1 電池
### 3-2 電流化學效應