敬愛的老師您好：
PDF檔僅限學校教師搭配紙本教材用於
課堂教學，並未授權其他用途！！
優質好書．盡收眼底
互動教學 ‧ 活潑有趣
用 心 出 版 每 一 本 好 書
http://www.tiked.com.tw/
教材題庫．及時測評
MOSME 行動學習一點通
http://hoodaa.net/
線上學習 ‧ 沒有距離
Mobile Online Study Made Easy.
http://www.mosme.net/
書籍配套 ‧ 軟硬兼俱
http://use7.net/
研習競賽 ‧ 沒有問題
活動
研習
競賽
全方位競賽網
http://ipoemaker.com/
前進專業 ‧ 淬煉身價
勁園國際認證
JinYuan Global Certificate
http://certificate.jyic.net/
http://pacme.asia/
科技教育 ‧ 先覺先知
http://ipoe.cc/
技術型高級中等學校 Ⅰ 一般科目 數學領
技術型高級中等學校Ⅰ電機與電子群
基本電學
實習
全一冊
Basic Electronics Practice
鄭榮貴 ‧ 林傳傑
吳明璋 ‧ 楊鎮澤
編著
編輯大意
Preface
一、 本 書 係 依 據 民 國 一 ○ 七 年 教 育 部 發 布 之 十 二 年 國 民 基 本 教 育 技 術
型高級中等學校群科課程綱要 – 電機與電子群「基本電學實習」編
輯而成。
二、 本 書 共 一 冊， 供 電 機 科、 電 子 科、 資 訊 科、 控 制 科、 冷 凍 空 調 科
及 航 空 電 子 科 等 各 科 第 一 學 年， 第 一 或 第 二 學 期， 每 週 三 節， 每
學期三學分教學之用。
三、 本書各實習單元，相關知識內容充實，敘述簡明扼要，深入淺出，
並 提 供 各 式 圖 表， 便 於 實 驗 數 據 之 比 對 與 參 酌， 進 而 讓 學 習 輕 鬆
踏實。
四、 本 書 在 編 排 上 採 圖 文 搭 配 方 式 呈 現， 每 個 實 習 操 作 都 分 成 若 干 步
驟， 並 輔 以 圖 片 或 圖 表 說 明 動 作， 除 適 合 教 師 授 課 使 用， 亦 可 供
自我學習之用。
五、 本 書 各 個 實 習 單 元 之 後 均 附 有「 問 題 討 論 」； 各 章 之 後 附 有「 學
習目標回顧」、「課後習題」，輔助學生自我評量與複習。
六、 本 書 備 有 教 學 投 影 檔 及 教 師 手 冊， 其 教 材 內 所 有 習 題 皆 有 詳 細 解
答及說明。
七、 本書編寫期間，承蒙各先進多方指正及審校，謹此致謝。
八、 本 書 雖 經 多 次 嚴 謹 校 正， 然 誤 漏 之 處 在 所 難 免， 尚 請 各 位 先 進 不
吝指正為幸。
ii
00 基本電學實習【書前頁】.indd 2
30/7/2019 上午 09:19:53
本書特色
Features
一、 各 章 節 首 安 排 內 容 簡 介、 本 章 節 次 及 學 習 目 標， 提 供 學 生 課 前 掌
握學習重點。
二、 全 書 採 用 數 百 張 精 緻 全 彩 圖 片 與 電 路 圖， 搭 配 簡 要 的 文 字 說 明，
清楚講解相關原理，讓學生可以簡單學習艱澀理論。
三、 豐 富 彩 圖 的 完 美 呈 現， 結 合 照 相 與 繪 畫 技 術， 表 現 出 實 用 與 深 刻
的美感藝術，讓學生在閱讀之餘，也能在視覺上享受深刻的體驗，
方便以圖記文，融會貫通。
四、 每 一 實 習 後 的「 問 題 討 論 」 與 每 一 章 後 的「 學 習 目 標 回 顧 」， 能
正 確 協 助 學 生 掌 握 全 章 關 鍵 觀 念， 提 升 學 習 效 能！ 可 使 學 生 進 行
問題研討，強化並延伸實習目的。
五、 每 一 章 後 的「 課 後 習 題 」， 依 各 實 習 順 序 編 排， 適 合 學 生 循 序 複
習。
六、 除 了 課 本 外， 本 叢 書 配 備 有 多 種 學 習 資 源 供 學 生 使 用， 包 括 實 習
本、測驗本、 MOSME 行動學習一點通及其他相關線上資源等。
iii
00 基本電學實習【書前頁】.indd 3
30/7/2019 上午 09:19:57
本書導覽
Chapter
6
Instructions
Chapter
交流電路
1
2 家用電器量測
教學節數： 9 節
金屬薄膜
(a) 構造
陶瓷管
(b) 大功率線繞式電阻器
圖 2-2.4
圖 2-2.5
線繞式電阻器
金屬膜電阻器
將金屬膜附著於陶瓷棒上，再利用切溝方
式調整其電阻值，電阻值極為穩定，一般
作為較精密的電阻器，外觀構造與碳膜電
阻器相似，只是碳膜換成金屬膜而已。
將金屬線繞在瓷管上，並塗上塗料或琺瑯
釉所構成，如 (a) 所示，此型可以製作較
大功率的電阻，如 (b) 所示。
圖 2-2.6
2
水泥電阻器
為一種長方形的線繞式電阻器，不同於
一般線繞式電阻器，它是將繞線的電阻
器放入長方形陶瓷框內，再用特殊不燃
又耐熱的水泥填充而成。
電阻值可以使用螺絲起子調整。經專業人員以螺絲起子
3 可變電阻器（ variable resistor ）
(a) 結構示意圖
一般最外側兩個接腳間電阻值固定不變，而中間接腳與
任一外側接腳為可調整電阻。如圖 2-2.7(a) 所示，三點式可
基本電學實習
變電阻，a、c 為固定電阻，a、b 兩點及 b、c 兩點電阻值為
可調整電阻。可變電阻器（variable resistor）因碳膜電阻值
四環電阻器
本章節次
學習目標
實習一
實習二
實習三
1. 了解交流電壓的波形、頻率和週期等特性。
2. 熟悉各種負載對交流電壓與電流的相位關
係。
3. 熟悉 RLC 串聯電路的特性。
4. 熟悉 RLC 並聯電路的特性。
5. 了解諧振的條件。
6. 熟悉品質因數、選擇性及頻帶寬度等諧振特
性。
交流電壓及電流實習
交流 RLC 串、並聯電路實習
諧振電路實習
1
06 基本電學實習【Ch6】.indd 179
分 布二
狀 況電阻的標示
不 同， 可 分 為「A」、「B」、「C」 及「D」 等 四
31/7/2019 下午 02:28:58
2
種類型，如圖 2-2.7(b) 所示，其中最常見為 B 型，其電阻值
電阻器的標示以外形區
大小與旋轉角度的大小呈線性變化，A 和 D 型為指數型，C
分， 體 積 較 大 者， 其 電 阻 值
第一色
第二色
型為對數型。
顏色
（resistance）、誤差值及功率
(十位數)
(個位數)
電阻器除了型式、電阻值必須滿足使用需求外，電阻器
黑
0
0
（J：±5%，K：±10%，M：
1
棕
1
的功率亦是非常重要的參數，選擇電阻器的功率必須大於使
±20%）直接印在電阻器的表
2
2
紅
用時的最大功率，否則電阻器會燒毀。
面；如果體積較小無法印在電
3
橙
3
及誤差值，其功率則不標示。
圖表上方為四環電阻器，為最
常見的電阻，價格較便宜；下
方為五環電阻器，常用於精密
顏色
電阻，誤差小，價格略高。
4
5
6
7
8
9
第一色
(百位數)
第二色
(十位數)
紫
灰
白
金
銀
無
色碼是利用色環表示電阻
值及誤差值，如圖 2-2.8 所示，
基本電學實習
4
5
6
7
8
9
黃
綠
藍
阻器上，就以色碼標示電阻值
乘冪
誤差值
(b) 電阻變化特性圖
0 圖
100 可變電阻器
2-2.7
1
±1%
101
2
±2%
102
3
103
4
104
5
±0.5%
105
6
±0.25%
106
7
±0.10%
107
8
±0.05%
9
±5%
10－1
±10%
10－2
±20%
第三色
乘冪
誤差值
(個位數)
35
3
實習一 電阻串並聯電路實習
五環電阻器
相關知識學習
圖 2-2.8
電阻的串並聯電路是學習直流電路的基礎，從歐姆定律開始，再學習電阻的串並
色碼電阻表
例題 2-1
聯，並利用克希荷夫定律來分析，進而導出電壓分配原理及電流分配原理。
如圖所示，兩個電阻器的電阻值及誤差值為何？
一 歐姆定律
Chapter
(a) 四環電阻器
德國物理學家歐姆（Georg Simon Ohm）在 1826 年根據實驗結果確立了電壓、電
!
Z
與該電阻器之電阻值大小成反比，稱為歐姆定律（Ohm's law）即：
I＝
公式 3-1
3
V
R
；
安培 (A) ＝
二 電阻的串並聯
4
36
凡是將許多電阻首尾相連接成一串，稱為串聯電路（series circuit），如圖 3-1.1 所
3. 電阻值愈大，其兩端電壓愈大，即電阻分配電壓與電
阻值大小成正比。
4. 總電阻值等於各電阻值之總和：
RT ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ … ＋ R n
注意觀念
圖 3-1.1
5
68
串聯電路
觀 念 的 提 醒 與 說 明， 強 化 學 生 記
憶，避免錯誤，更能深入對課文的
理解。
6
棕
↓
±1%
＝ 4.73×10 ×10
R
5
＝
＝ 0.707
Z
5a2
P
500
＝
＝
＝ 0.707
S
500a2
4
實務例題
做 中 學， 學 中 做， 重 要 觀 念 練 習
與複習，提升學生競爭力！
S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ al5002 ＋ 5002 ＝ 500a2 VA
$ ! R 、$V! L 、$V! C 、$V! S 及 ! I 之相量圖如下圖所示：
(5) V
I＝10∠45°
基本電學實習
VR＝50∠45°
VL＝50∠135°
45°
5. 量 測 電 阻 方 式 有 二 種，
VS＝50ɳ∠0°
2
如右圖：
6. 讀取顯示幕數值。
VL＋VC
狀況
2M Ω 和 20M Ω 的量程無法歸
VC＝100∠－45°
零， 因 此 兩 個 量 程 在 200k Ω
注意
量程歸零後，即可量測。
串聯電路中，建議可用下列方法檢驗相量圖的正確性：
$! R ＋V
$! L ＋V
$ ! C 之和是否等於 V
$ ! S ，即滿足克希荷夫電壓定律。
1. V
$ ! C＞X
$ ! L，電路呈電容性，因此電流超前電壓 θ 角。
2. X
應付狀況
機警應付各種可能的情形，學生可
從容不迫地解決發生的問題。
重點公式
重 點 說 明 公 式 推 導， 加 深 學 生 印
象，助於課文中按圖索驥。
Ω±1%
另 解 S ＝V
! ‧! I *
＝ 50a2 ∠0° ‧10∠ － 45° ＝ 500a2 ∠ － 45°
＝ 500 － j 500
＝ P ＋Q
∴ P ＝ 500W；Q ＝ 500VAR（電容性）
2. 若有一元件斷路，電路的電流必為零。
7. 總功率為各電阻器所產生的功率總和：
銀
↓
－2
10
＝
1. 不論電壓或電阻的大小，流經各元件之電流均相同。
6. 元件位置互換，其結果不變。
橙
↓
3
6 交流電路
－2
$ ! C＝＝9.1kΩ±5%
! I ‧X C ∠ － 90° ＝ 10∠45° ‧10∠ － 90° ＝ 100∠ － 45° (V)
V
＝ 4.73Ω±1%
$ ! L ＝ ! I ‧X L ∠90° ＝ 10∠45° ‧5∠90° ＝ 50∠135° (V)
V
(4) P ＝ I 2R ＝ 102×5 ＝ 500(W)
Q ＝ I 2X ＝ 102×(10 － 5) ＝ 500(VAR)（電容性）
S ＝ I 2Z ＝ 102×5a5 ＝ 500a2 (VA)
PF ＝ cos θ ＝ cos 45° ＝ 0.707（超前）
示，其特性如下：
2
＝ 9.1×10 Ω±5%
1 串聯電路
E ＝ V 1 ＋V 2 ＋ … ＋Vn
紫
↓
7
fi 91×10 Ω±5%
fi 473×10
Ω±1%
° ＝ 10∠45° ‧5∠0° ＝ 50∠45
° (V)
$ ! R ＝ ! I ‧R ∠0
(3) V
3
－2
2
伏特 (V)
歐姆 (Ω)
5. 總電壓等於各電阻之電壓總和：
(b) 五環電阻器
解 (a) 白
棕
紅
金
(b) 黃
↓
↓ ∠0 °
$↓
! S ↓ 50a2
V
↓
＝ 10∠45° (A)
(2) ! I9 ＝ 1 ＝102 ±5%
4
5a2 ∠ － 45 °
流與電阻三者之關係，其結論為流經某一電阻器的電流，與該電阻器兩端之電壓成正比，
圖文說明
「 簡 單、 精 彩 」 地 以 圖 輔 文， 以
文說圖，全書電路圖及相關例圖，
採用標準元件規格及機能性標線
設 計， 引 發 學 生 閱 讀 動 機、 學 習
興趣。
2 半可變電阻器（ semi-variable resistor ）
調整校正後，使用者可不必再調整。
交流電路因受儲能元件的影響，使電壓與電流產生相位差，因此產生一些直流電路所沒有的特性，
將於本章介紹。本章共分三個實習單元，教學時數共 9 小時，每週 3 小時，共分 3 週完成。
首頁設計
簡 單、 明 瞭 的 設 計， 帶 出 基 本 電
學 實 習 之 相 關 內 容 說 明， 立 定 學
習目標，開啟實習的篇章！
絕緣外膜
$ ! L＞X
$ ! C，電路呈電感性，因此電流落後電壓 θ 角。
X
2 電感的量測
$ ! R 是否與 ! I 同相？
3. (1) V
1. 打開電源開關。
$ ! L 是否超前 ! I 90 ° ？
(2) V
2. 將 LCR/D 模式選擇置於 LCR。
$ ! C 是否落後 ! I 90 ° ？
(3) V
3. 將功能選擇開關置於電感檔中的適當量程。
193
5
4. 歸零調整方法與電阻的量測一樣，如圖 4-1.6 所示。
6
5. 將待測電感兩端夾上鱷魚夾（或將待測電感插入 LCR 表的測試端插槽），如圖 4-1.7
所示。
6. 讀取顯示幕數值。
狀況
2H、20H 和 200H 的量程無法歸零，
因此三個量程在 200mH 量程歸零後，
即可量測。
iv
00 基本電學實習【書前頁】.indd 4
圖 4-1.6
電感檔歸零調整
圖 4-1.7
電感值量測
122
31/7/2019 下午 02:30:47
1 學習目標回顧
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
重點掃描
材料表
實習一 工場安全衛生及電源使用安全
1. 熟悉 RL 串聯電路特性。
材料
品名
規格
數量
2. 熟悉 RC 串聯電路特性。
1
電阻器
1Ω±5%，1W
1
3. 熟悉 RCL 串聯電路特性。
4. 熟悉 RL 並聯電路特性。
5. 熟悉 RC 並聯電路特性。
6. 熟悉 RLC 並聯電路特性。
10Ω±5%，1W
備註
1. 工業安全的直接目的是在避免人員及設施的損失，間接目的是在提高生產力及安定勞
1
2
電阻器
3
電阻器
100Ω±5%，
1
W
2
1
4
電阻器
300Ω±5%，
1
W
2
1
5
電阻器
1kΩ±5%，
1
W
2
工生活。
2. 意外事故發生的原因：
(2) 機械設備因素。
電感器
10mH
1
電容器
0.1µF，25V
1
3. 急救的目的就是救命。
8
電容器
1µF，25V
1
4. 灼傷急救：沖、脫、泡、蓋、送。
6. 火災分類：A（甲）、B（乙）、C（丙）、D（丁）類。
7. 心肺復甦術：叫、叫、 C、 A 、B、 D 。
1. 如圖 6-2.10 所示，v S (t ) ＝ 2a2 sin(ωt )V，f ＝ 15.9kHz。
!I ＝
(Ω)；!Z ＝
觸電緊急處理
(V)；
$! S
(V)；! I 落後 V
；$V! L ＝
使用歐姆定律求 Z
! ＝
基本電學實習
1. 發現有人觸電，勿直接碰觸傷患，應立
度。
即將電源關閉。
；
；! I ＝
在示波器上測得 ! I 落後 V
$! S ＝
生活應用
(Ω)；
(A)；$V! R ＝
$! S ＝
3. 如圖 6-2.11 所示，利用示波器測量 V
$! R ＝
V
圖 6-2.10 RL 串聯電路
；
$! S
V
＝
!I
故障情形
技能活動
7
；$X! L ＝
$! L
V
＝
!I
故障原因
▲插座上保險絲燒斷
▲插頭或插座不良
完全不動也沒
▲電源線斷線
1 聲音
▲調速開關不良
B、D。
處理方法
檢修或更新
▲線圈引線接線端脫落
查出脫落點並銲妥
▲電容器燒毀
（用手撥一下即能運轉）更新電容器
20
8
（用手撥一下即能運轉）將斷線接妥
排除
加潤滑油。若碰撞所致，則須矯正軸承
▲接點將斷未斷
查出斷點，銲妥
▲軸承潤滑不良
加潤滑油
▲護網破損
更新
▲扇葉固定不良導致搖晃不定
把固定螺絲鎖緊
▲扇葉變形
更新
▲搖擺齒輪或螺旋齒輪損壞
更新
5 不能左右擺動 ▲定矩臂與搖擺齒輪鎖間太緊
6 漏電
「重點掃描」是每章的精華，清楚
整 理 此 章 該 學 習、 要 學 會 重 點。
「生活應用」則是體驗生活中課
本 所 教 的 知 識， 進 而 了 解 生 活 周
遭發生的原理。
甦術，謹記六字口訣： 叫、叫、C、A、
檢查保險絲燒斷的原因，排除後再更新保險絲
查出斷線處並接妥或更新電源線
▲軸承過緊
4 噪音異常
4. 若傷者沒有呼吸及脈搏，須進行心肺復
。
放鬆固定螺絲
▲搖擺齒輪與支柱軸承間鎖太緊
放鬆固定螺絲
▲電源線連接處之絕緣破損
用絕緣膠帶包紮或更新
▲調速開關破損
用絕緣膠帶包紮或更新
Chapter
圈為之）。
變成 5A，試問哪一個電阻斷路？
2. 如圖 (2) 所示，I 1 ＝
A，
(2) 運轉線圈線徑最粗，調速線圈次之，起動線圈最細。
I2 ＝
A，I 3 ＝
(3) 電容器損壞更新，應照原來的電容量，否則會因電容量不適而產生震動，噪音異常。
I4 ＝
A。
A，
3. 如圖 (3) 所示，Vab ＝
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（60%）
2. 正確完成步驟 2. ？
（20%）
3. 正確完成步驟 3. ？
（20%）
總評：
圖 (1)
。
圖 (2)
V，V B ＝
5. 如圖 (5) 所示，I ＝
9
V。
A。
10
圖 (4)
11 課後習題
12 附錄補充
補充課文內容，並條列整理所需實
習器材。
技 能 活 動 後 的 課 題 延 伸， 探 討 學
習 過 程 中 的 疑 難 雜 症， 發 揮 舉 一
反三之功效。
圖 (5)
81
5 課後習題
學習後的練習，依每章各實習順序
編排，透過循序演練後，讓學生學
會與了解本章內容，進而活用、成
為自身的基礎能力。
實 習 步 驟 後 的 自 我 評 估， 協 助 學
生 檢 討 操 作 過 程， 建 立 自 我 反 省
機制。
10 問題討論
圖 (3)
4. 如圖 (4) 所示，VA ＝
278
技能活動
(1) 檢修後若發現電風扇反轉，只要將起動線圈或運轉線圈反接即可（選擇比較方便的線
附 錄 表面黏著元件 SMD 銲接
6. 如圖 (5) 所示，當時間 t ＝ 0 時，將開關 SW 閉合，
1 表面黏著元件（ surface mount device, SMD ）
經過 0.2 秒後 V C (t ) 為多少伏特？
(A) 1.35V
(B) 3.68V
(C) 6.32V
(D) 8.65V。
表 面 黏 著 技 術（surface mount technology, SMT） 將 傳 統 穿 孔 插 裝 元 件 在 電 路 板
的 方 式， 改 為 快 速 的 表 面 黏 著 方 式， 這 種 是 將 表 面 黏 著 元 件（surface mount device,
SMD）以表面黏著方式，安置在印刷電路板的技術。使用表面黏著技術的優點係電腦全
圖 (5)
自動生產，效率高、品質佳、成本降低；體積小提升功能密度，重量減輕且耐震性佳，
實習二 RL 暫態電路實驗
減少電感電容與阻抗高頻而特性較好，符合電子產業所追求的「輕薄短小，功能更強」
的目標。
7. 做 RC 或 RL 暫態實驗，電源波形必須選擇下列何種波形來模擬充放電？
(A) 正弦波
(B) 三角波
(C) 方波
表面黏著元件係採全自動生產，只在維修更換零件時才需要人工銲接，因零件很
小，需使用鑷子（如圖 A-1），必要時可以使用放大鏡（如圖 A-2）來輔助銲接。電烙
(D) 鋸齒波。
鐵宜選擇 20W 較為適當，銲錫則選用較細 0.6mmφ 或 0.8mmφ ，63% 比較適當；如使用
8. 欲利用雙軌示波器同時測量 V L (t ) 及 V R (t )，下列敘述何者正確？
11
工作評量
9
3 直流電路
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，當其中一個電阻斷路，使得總電流 I T
3. 安全注意事項：
學習目標回顧
8
不導電物撥開電線。以免自身觸電。
3. 立即聯絡 119 處理。
。
修理或更換
扇葉不轉動， ▲起動線圈斷線
2 但有「哼哼」
▲扇葉卡住
的聲音
3 時轉時停
2. 若無電源開關，可利用乾木、竹竿棒等
度。並將示波器測得的波形繪製於圖 6-2.12，
；為什麼？＝
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？＝
2. 故障檢修：
$ ! S 、$V! R 、$V! L 及 ! I 之相量圖於圖 6-2.13。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製 V
表 7-3.1
200
相 關 知 識 的 實 際 應 用， 透 過 實 習
目 的、 器 材 與 步 驟， 一 步 步 熟 能
生巧，提升技術能力。
5. 成人患者口對口人工呼吸急救每分鐘 12 ～ 15 次，小孩患者每分鐘 20 次。
實習步驟
$! L ＝
V
7
(3) 環境因素。
內阻 5Ω 以下
6
7
工作項目一 RL 串聯電路實驗
$! L＝
2. 計算 X
技能活動
(1) 人員因素。
1
(A)
(B)
(C)
(D)
恆溫型電烙鐵，應控制在 300℃以下。
12
。
圖 A-1
9. 如圖 (6) 所示，當時間 t ＝ 0 時，將 SW 閉合，經過 20 毫秒後，V L (t ) 為多少
伏特？
(A) 2.7V
(B) 3.68V
(C) 8.65V
圖 A-2
鑷子
放大鏡
表面黏著元件（SMD）有電阻、電容、電感、二極體及電晶體，如圖 A-3 所示，從
(D) 17.3V。
外觀來分類，可分為晶片型、圓柱型和電晶體。
10. 同上題，達到穩態後將開關 SW 打開瞬
間，V L (t ) 為多少伏特？
(A) －24V
(B) －20V
(C) 20V
(D) 24V。
11. 同上題，電感放電時的時間常數為多少
圖 (6)
晶片型電阻器
ms ？
(A)
3
ms
25
(B)
25
ms
3
(C) 10ms
(D) 20ms。
電容器
電感器
圖 A-3
圓柱型二極體
發光二極體
電晶體
表面黏著元件之外觀
288
176
v
00 基本電學實習【書前頁】.indd 5
30/7/2019 上午 09:20:10
目錄 Contents
Chapter
1
Chapter
工場安全衛生及
電源使用安全介紹
實習一
工場安全衛生及電源使用
安全
技能活動
課後習題
2
家用電器量測
實習一
2
18
21
實習二
實習三
低功率電烙鐵的使用
技能活動
電阻的認識與量測
技能活動
電壓及電流的量測
技能活動
課後習題
Chapter
3
Chapter
直流電路
實習一
實習二
實習三
實習四
課後習題
24
30
34
42
45
56
63
4
電子儀表之使用
電阻串並聯電路實習
68
技能活動
73
惠斯登電橋與重疊定理實習 82
技能活動
87
戴維寧與諾頓定理實習
93
技能活動
97
最大功率轉移定理實習
100
技能活動
102
實習一
實習二
課後習題
LCR 表的使用
技能活動
信號產生器與示波器的
使用
技能活動
118
124
126
144
153
107
vi
00 基本電學實習【書前頁】.indd 6
30/7/2019 上午 09:20:12
Chapter
5
Chapter
直流暫態
6
交流電路
實習一
RC 暫態電路實驗
實習二
技能活動
RL 暫態電路實驗
技能活動
課後習題
158
162
167
170
175
實習一
實習二
實習三
交流電壓及電流實習
技能活動
交流 RLC 串、並聯電路
實習
技能活動
諧振電路實習
技能活動
課後習題
Chapter
7
實習二
實習三
課後習題
照明燈具之認識、安裝及
檢修
技能活動
電熱器具之認識及檢修
技能活動
旋轉類器具之認識及檢修
技能活動
188
200
214
222
230
附錄
常用家用電器之檢修
實習一
180
184
一、表面黏著元件 SMD 銲接
二、本冊實習器材總表
288
293
238
249
255
264
270
277
283
vii
00 基本電學實習【書前頁】.indd 7
30/7/2019 上午 09:20:14
viii
00 基本電學實習【書前頁】.indd 8
30/7/2019 上午 09:20:14
Chapter
1
工場安全衛生及電源
使用安全介紹
教學節數： 3 節
工業安全衛生是工業工程的一環，透過教育訓練及各種安全措施，以避免災害發生，減少損失，提
高生產力。電源使用安全可以避免因人為因素造成感電、電弧灼傷、電氣火災……等危及生命健康
及設備的損壞。
本章節次
學習目標
實習一
1.
2.
3.
4.
5.
工場安全衛生及電源使用安全
認識實習工場主要設施。
熟悉工場設施安全。
熟悉用電安全及電力事故之防止。
熟悉基本急救處理的方法及要領。
熟悉滅火器的使用方法及火災的應變。
1
01 基本電學實習【Ch1】.indd 1
30/7/2019 上午 09:54:30
基本電學實習
實習一 工場安全衛生及電源使用安全
相關知識學習
一 實習工場設施介紹
基本電學實習這門課程所須使用之設備，分別在電學實習工場及配線實習工場實
施，各校設備各有特色，但主要設備不外乎下列各項：
1 電學實習工場
在此工場中常配置之儀器設備如表 1-1.1 所示。
表 1-1.1
編號
名稱
編號
名稱
1
電源供應器（power supply）
7
電烙鐵、吸錫器、烙鐵架與護目鏡
2
示波器（oscilloscope）
8
瓦特表（wattmeter）
3
信號產生器（signal generator）
9
功率因數表
4
數位多功能電表（digital multimeter）
10
日光燈、水銀燈及緊急照明燈
5
LCR 表
11
夾式電流表
6
惠斯登電橋（Wheatstone bridge）
12
電鍋、烤箱、微波爐、吹風機、電磁爐及
電熨斗
2 配線實習工場
在此工場中常配置之儀器設備如表 1-1.2 所示。
表 1-1.2
編號
名稱
編號
名稱
1
瓦時計（wattmeter）（單相二線）
10
彎管器
2
瓦時計（wattmeter）（單相三線）
11
鑽床、手電鑽及攻牙器
3
接地電阻計
12
配線工作板
4
高阻計
13
低壓工業配線盤
5
電工鉗、斜口鉗、尖嘴鉗、壓接鉗、管
鉗及剝線鉗
14
鋁梯
6
瓦斯噴燈
15
單相感應電動機（110V/220V）
7
鋼鋸、管虎鉗
16
三相繞線型感應電動機（220V）
8
銼刀、絞刀及切管器
17
三相鼠籠型感應電動機（220V）
9
絞牙器
18
電鎖對講機（室內 3 對室外 1）
2
01 基本電學實習【Ch1】.indd 2
30/7/2019 上午 09:54:30
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
二 工業安全及衛生
1 意外事故發生的種類及發生的原因
工業安全的意義為：「透過各種安全防護措施以避免工業災害、人員傷亡的發生」。
工業衛生的意義為：「分析工業環境對工作人員健康影響的一切因素，進而利用科
學方法去預防和減少工作者產生疾病和傷害」。
工業安全及衛生的目標是維護工作人員的安全與健康，期望透過工業安全及衛生的
教育，提高學校師生對於工業安全及衛生的認識，並培養良好的工作習慣與態度。由於
學生為了理論與實際的互相驗證及充實技能，在學習過程中會有機器的操作實習，常因
為經驗不足或大意而發生燙傷、觸電等意外，且每年寒暑假工讀傷害事件，時有所聞。
可見工業安全與衛生教育的重要與迫切，避免師生在學校工場實習與將來就業時，意外
事件的發生與人員健康的危害。
1. 安全原則：將具有公共危險性機具和設備，設置在不會危害到其他工作者的場所。
為了安全原則，可以犧牲必要的活動頻率或走動距離。
2. 衛生原則：包括溫度、濕度的適宜性，採光的舒適性、通風正常、給水充足，以及
周遭環境衛生與工場的整齊性和清潔性等。
事故依照發生方式的不同，可以分為下表 1-1.3 幾個種類：
表 1-1.3
事故種類
說明
實作機器保養不確實，造成人員操作時發生意外傷害。
被物體絆倒或跌倒，例如：被電源線絆倒。
工場環境方面
被落下的物體擊到，例如：櫃子中的書沒放好掉下來。
工場環境設計不佳，吸入有毒氣體，例如：銲接時產生的氣體。
因漏電或誤觸帶高壓電部位而引起觸電。
操作機器時，服飾、頭髮或手腳被捲入。
搬重物時，姿勢不對而引起扭傷、拉傷…等傷害。
人員操作
與
態度方面
碰觸機器或工具尖銳、粗糙部位，造成碰傷。
觸及腐蝕性、高熱、太冷等物質，造成灼傷、凍傷，例如：銲槍、冷媒。
化學物品、高壓蒸氣以及電器…等操作不慎所引起火災。
工作疏忽，通常是不知、不顧、不能、不理、粗心或遲鈍所造成。
其他因素
工場附近的工廠產生的噪音、空污等事故，例如：火力發電廠。
3
01 基本電學實習【Ch1】.indd 3
30/7/2019 上午 09:54:31
基本電學實習
來看看災害發生的小故事吧！閱讀完這個故事之後，有什麼啟發？
○○車業股份有限公司係○○機車臺北市
總經銷商，將轄區○○機車廣告招牌委託
○○廣告工程有限公司製作及安裝。
三名勞工前往位於臺北市南港區
研究院路○段○號（○○機車行）
前方廣告架安裝廣告招牌。
一 職災基本資料：
( 一 ) 事業單位名稱：○○有限公司。
( 二 ) 災害發生地點：臺北市南港區研究院路○段○號前廣告架。
( 三 ) 災害發生時間： 96 年 3 月 27 日下午 16 時分左右。
( 四 ) 災害類型：墜落。
( 五 ) 災害媒介物：支撐架（ 412 ）。
( 六 ) 災害情形：死亡 1 人，傷 0 人。
二 災害原因分析：
依 96 年 3 月 30 日臺灣士林
地方法院檢察署法醫師束恆新相
驗屍體證明書記載，直接引起死
亡之原因：甲—顱內出血，乙（甲
之原因）—頭部外傷，丙（乙之
原因）—高處墜落。
本災害原因分析如下：
( 一 ) 直接原因：高處墜落致死。
( 二 ) 間接原因：
1. 不安全狀況：攀爬之格子桁架鏽蝕嚴重。
2. 不安全動作：罹災者未繫安全帶或使用高空
作業車作業。
4
01 基本電學實習【Ch1】.indd 4
30/7/2019 上午 09:54:33
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
下午 16 時許，罹災者吳○○手持鐵件攀爬
固定招牌之垂直支撐格子桁架，疑似於攀爬
時手抓於鏽蝕嚴重的桁架構件，由於構件斷
裂使身體失去平衡，而自高度約四公尺處摔
落，頭部撞擊地面。
經 該 機 車 行 負 責 人 通 報 119 ， 緊 急 將 吳 員
送往臺北市立聯合醫院忠孝院區，當日再轉
送和平院區，由於吳員顱內出血嚴重，延至
96 年 3 月 29 日下午 15 時 31 分傷重不治。
( 三 ) 基本原因：
1. 事業單位安全衛生管理
機制不足，對於高處作
業有墜落之虞的作業，
未能有效防止。
2. 對於防止墜落之虞之作
業場所引起之危害，未
訂定自動檢查計畫實施
自動檢查。
三 災害預防對策：
( 一 ) 事業單位工作場所發生下列職業災害之一時，
雇主應於二十四小時內報告檢查機器。
( 二 ) 雇主對於在高度二公尺以上之處所進行作業，
勞工有墜落之虞者，應以架設施工架或其他方
法設置工作台。
( 三 ) 雇主對於在高度二公尺以上之高處作業，勞工
有墜落之虞者，應使勞工確實使用安全帶、安
全帽及其他必要之防護具。
四 本案的啟示：
事業單位實施廣告招牌高處作業應以使用高空作業車為原則，如不得已必須採用人
員攀爬工作物等情事時，應先架妥捲揚式防墜器並使勞工確實佩戴背負式安全帶、安全
帽。
作業人員實施廣告招牌作業時，應於施工前確保固定桁架結構之強度及其與牆面之
固定強度，若有腐蝕嚴重或鬆脫情事，應予更新或補強後始得作業。
5
01 基本電學實習【Ch1】.indd 5
30/7/2019 上午 09:54:34
基本電學實習
三 安全衛生工作守則
為防止實習工場之職業災害、保障師生之安全與健康，依《職業安全衛生法施行細
則》之第四十一條規定，訂定實習安全衛生工作守則，相關人員應確實遵行。
1 勞工安全衛生管理及各級之權責
1. 校級主管：規劃、宣導、推動及督導安全衛生工作與教育訓練。
2. 安全衛生管理員：辦理災害防護訓練、調查和廢棄物處理。
3. 科主任：指揮各科安全衛生工作，由技士佐負責執行。
4. 各科技士佐：辦理與協助教師完成工業安全及衛生的工作。
5. 教師：負責上課工場的工安與衛生管理、意外發生即時處理與回報。
2 工作場所之安全衛生工作守則
1. 作業前確定檢查作業環境與設備，並予以記錄與適當的回報。
2. 作業中遵守工業安全及衛生的規定以避免災害發生。
3. 定期教育訓練。
4. 定期接受健康檢查，並依據醫生要求改善身體疾病。
5. 熟悉意外傷害的急救方法並知道急救箱放置位置。
6. 保持環境通道暢通與空氣流通。
7. 做好實驗器材的保養工作。
8. 工場照明情況良好。
9. 禁止在工作場所嬉戲、飲食。
10. 熟悉消防設備位置。
3 設備之維護及檢查
1. 確保門與窗能開啟、採光良好。
2. 消防與滅火設備應置於易見、易取處並定期安檢。
3. 電氣設備應接地與裝設防漏電斷路器。
4. 設備應定期保養、清潔與檢查。
5. 應有防燙、防蝕、防汙染、防毒的護具以確保人員安全及健康。
6. 確實記錄安全衛生檢查情況與保存備查。
6
01 基本電學實習【Ch1】.indd 6
30/7/2019 上午 09:54:34
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
4 工作安全及衛生標準
不同的工作環境會有不同的工作安全及衛生標準，表 1-1.4 為學校實習工場基本的
工作安全及衛生標準。
表 1-1.4
在用電方面
1 電氣設備應加鎖。
在手工具方面
1 以正確方法使用工具。
高壓電保養作業前，必須先切斷電源並告知相關
2 人員。
2 工具應保持乾淨並放置規定管理之地方。
3 停電後應先將殘留電放掉。
3 不明白如何使用工具前，不得亂用。
維修保養後，恢復送電前，確定作業人員均離開
4 至安全處。
5 供電不正常，應馬上回報或先切斷電源。
6 定期檢查全校電氣設備。
7 不用濕手觸摸電氣設備以免觸電。
8 火災時須用不導電的滅火設備救災。
5 科主任之安全職責
1. 主持科務並負責科的正常實習教學之指導事項。
2. 擬定並執行科之安全衛生計畫。
3. 實習工場之佈置、安全維護及機具保養事項。
4. 實習場地及教學設備之使用及管理事項。
5. 建立實習工場安全衛生紀錄與意外處理報告系統。
6 實習課程任課教師之安全職責
1. 秉承科主任之領導、執行並完成學生工作分配事項。
2. 研擬適當實習課程進度、安排學生實習崗位、教導學生安全注意事項並貫徹實施。
3. 注意並維護學生實習安全，發現異狀時，隨時糾正或制止。
4. 協助佈置實習工場、安全維護及機具保養之工作。
5. 指導學生保養機具設備，並保持工場環境之整潔。
6. 對繁雜或具危險性之工作，應特別嚴格監督，並適時指導。
7. 隨時注意學生工作方法、器具使用、工作姿勢、身體位置是否適當。
8. 在長時間連續學習過程中，應給予學生適當休息，勿使過分疲勞。
9. 保持良好精神狀態，以應付偶發事件。
7
01 基本電學實習【Ch1】.indd 7
30/7/2019 上午 09:54:34
基本電學實習
7 實習工場學生人事組織與相關職責
1. 領班
(1) 上課前，集合同學於工場前，完成人數清點後向老師報告。
(2) 將教師預先分配之職務傳達每位同學。
(3) 下課前 10 ～ 20 分鐘（按各實習課程實際需要而定），傳達停止工作並輔導各學
生整理工作崗位及清潔工場。
(4) 收集及轉達有關學生建議事項。
(5) 協助教師督促其他同學工作。
(6) 確實填寫工場實習日誌，並於當天請任課教師簽名。
(7) 安全管理員缺席時兼任其職。
2. 安全管理員
(1) 上課前提醒同學開啟門窗，並於下課前逐一檢查門窗，確定是否關妥。
(2) 上下課時負責將電源開關啟閉，檢查設備及各處開關是否完整無損，並填寫工場
使用紀錄簿。
(3) 保管急救箱及補充藥品。
(4) 勸告或檢舉不依指定安全工作方法及不愛惜公物之學生。
(5) 如遇意外事件時負責陪同受傷同學前往保健室，並填寫調查表。
(6) 領班缺席時兼任其職。
3. 工具管理員
(1) 事先統籌領取實習所需工具，填寫器材借用單，預備轉發給同學。
(2) 下課時點收借用工具，如有損壞或遺失情形，應立即呈報任課老師並填寫損耗報
告單及保證歸還書。
(3) 點收工具時，應注意交還之工具是否擦拭清潔。
(4) 負責本工場工具器材室之清潔保養、佈置及管理等工作。
(5) 清潔管理員缺席時兼任其職。
4. 材料管理員
(1) 事先統籌領取實習所需之材料，預備轉發給同學。
(2) 下課時，應將同學所做之成品或半成品收齊，放至規定之位置。
(3) 負責本工場工具器材室之清潔保養、佈置及管理等工作。
8
(4) 工具管理員缺席時兼任其職。
01 基本電學實習【Ch1】.indd 8
30/7/2019 上午 09:54:34
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
5. 清潔管理員
(1) 收工後，負責分配清潔區域及監督是否打掃乾淨。
(2) 如有工具或材料遺落地上，應立即交給教師或工具器材室管理員。
(3) 保持廢料箱、清潔用具及存放部位之整潔，對各種廢料尤須注意分類及存放。
(4) 材料管理員缺席時兼任其職。
四 消防安全
火災常常是因為不正當或不小心造成擴大燃燒的現像，火要能持續燃燒，不外乎要
有可燃物（例如：紙）、助燃物（例如：氧）、火的溫度高於燃點與連鎖反應（例如：
一屋起火燒多屋）。
1 火災的種類
表 1-1.5 為火災的種類、引起原因與滅火的方式。
表 1-1.5
類
名稱
引起原因
較適當的滅火原理
可用之滅火器
A 普通火災 紙張、木材等可燃性固體 水冷卻、降低燃燒溫度
(甲)
水
泡沫
乾粉 ABC
B 油類火災 石油、有機溶劑等可燃性 覆蓋缺氧氣、使火窒息
液體
(乙)
泡沫
二氧化碳
乾粉 ABC
C 電氣火災 電氣配線及電氣設備
(丙)
使用非導電滅火劑如乾化學劑、二氧化
二氧化碳
碳滅火劑；泡沫及水均不宜使用。但斷
乾粉 ABC
電後，看情況做 A 或 B 類火災方式處理
D 金屬火災 鈉、鉀、鎂等可燃性金屬 燃燒溫度高，需要特種金屬化學乾粉
(丁)
乾粉 D
從以上的火災分類中，了解到各類火災的特性，進而知道應使用何種滅火劑滅火。
2 火災的預防
1. 去除可燃物質。
2. 防止高溫。
3. 嚴禁工作人員吸煙。
4. 養成良好工作方法及習慣，慎用高溫設備。
5. 做好電力線路及設備之檢查及維護。
6. 做好防災教育訓練。
01 基本電學實習【Ch1】.indd 9
9
30/7/2019 上午 09:54:34
基本電學實習
3 滅火裝置
1. 警報器：當火災發生時自動報警及緊急廣播之設備。
2. 消防水系統：有自動灑水系統及消防栓兩種，水是 A 類火災最有效的滅火劑。
3. 泡沫滅火系統：泡沫為 B 類火災最有效的滅火劑。
4. 乾粉滅火器：乾粉有窒息火焰的作用
與冷卻效果，滅火速度快且效果佳，
如圖 1-1.1(a) 所示。
5. 二氧化碳滅火器：適用 B 、C 類火災，
稀釋空氣中的氧，有窒息火焰與冷卻
的效果。
滅火器必須做定期保養，使用單位
需派專員每個月檢查壓力錶一次，確定
指 針 保 持 在 綠 色 區 域 內 如 圖 1-1.1(b) ，
(b) 乾粉滅火器之壓力錶
若指針低於操作壓力，應立即檢修；滅
火器藥劑必須依其有效日期定期更換，
以確保其功能。
(a) 外觀
(c) 滅火器的使用
圖 1-1.1
乾粉滅火器
10
01 基本電學實習【Ch1】.indd 10
30/7/2019 上午 09:54:35
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
4 火災的應變
工場應設立消防組織，對所有從業人員實施消防訓練，其訓練內容應包括：
1. 消防常識。
2. 各種消防裝置之使用。
3. 逃生與疏散。
4. 依消防任務編組實施演習。
5. 檢討消防裝置是否足夠。
實習工場發生火警時，除了立即向任課教師報告外，應依下列任務分組來應變：
1. 警報組：立即按下消防栓上之手動報警按鈕，並依任課老師指示是否撥打「 119 」報
警。
2. 電源組：立即關閉電源。
3. 滅火組：立即展開滅火。
4. 疏散組：率領沒有任務的同學疏散。
5. 急救組：將受傷同學送往保健室。
五 電源與電線過載
電是日常生活及工作上必需的動力能源，也是工場實習一定要使用的能源，如果缺
乏用電常識或使用不當，可能引起嚴重的災害。電的危害與其他如機器和化學品等危害
是較不容易被察覺，所以容易造成嚴重的意外。因此使用時應特別注意，除了使用正確
的方法，並須具有適當的安全防護。
因使用電力發生災害之形式不同，可分為下列四種：
1 感電傷害
當用電過程中，由於人員不注意、操作不當或電氣設備本身安裝不良等因素，造成
人員觸電而導致災害，此稱為人員感電。感電傷害係指人員不慎觸電，對人體產生傷害。
當身體感到觸電時兩種條件必須成立：
1. 身體的部分形成一個電流迴路。
2. 該電流迴路中存在電壓差。
11
01 基本電學實習【Ch1】.indd 11
30/7/2019 上午 09:54:35
基本電學實習
其傷害程度隨著電流通過人體之部位、電壓之高低、電流通過的時間及電流之頻率
不同而會有不同程度的傷害。表 1-1.6 為電流對人體的影響，通常人體只要通過 50 毫安
培則會使人心房顫動或心跳停止， 100 毫安培即可能致人於死。
表 1-1.6 電流對人體的影響
電流（mA）
感電影響
60Hz 交流
女
直流
10000Hz 交流
男
女
男
女
男
感知電流
開始有激
5.2
3.5
1.1
0.7
12
8
可脫逃電流
肌肉尚可自由活動
62
41
9
6
55
37
無法脫逃電流
肌肉無法自由活動
74
50
16
10.5
75
50
休克電流
肌肉收縮，呼吸困難
90
60
23
15
94
63
心臟痲痺電流
心室痙攣，呼吸停止
500
500
100
100
500
500
2 電氣火災
所謂的電氣火災一般是指由於電氣線路、用電設備、器具以及供配電設備因不當使
用引起的火災。電氣火災最常見的原因有下列幾種：
1. 導線或負載超過額定安全電流，導致產生高溫甚至走火。
2. 電路維護不當或短路引起電線走火。
3. 導線或電氣因接觸不良，造成接觸電阻增加而引發高溫或火花。
4. 電氣絕緣不良造成漏電，漏電流通過接觸物，產生高溫或火花。
5. 因開關啟斷時產生火花，引起附近易燃物著火。
6. 使用銅線或鐵線代替保險絲，導致過載產生高溫。
7. 誤用電熱器或忘記將開關關掉而引起火災。
8. 電熱器、電烙鐵、燈泡等發熱電器靠近易燃物而引起火災。
9. 導體碰觸高壓電線產生火花而引起火災。
接地線
10. 電銲產生之火花引起火災。
3 靜電災害
因電荷聚集，產生靜電火花放電，使易燃物產生爆
炸所造成的災害。一般以接地來抑制靜電的產生，如圖
1-1.2 所示。
圖 1-1.2
接地線
12
01 基本電學實習【Ch1】.indd 12
30/7/2019 上午 09:54:36
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
4 雷擊災害
雷擊的發生不但危及生命，而且會損害電力線路及設備。一
般避免雷擊的方法通常是在建築物外裝設避雷針（圖 1-1.3 ），或
在電力線路、電話線路或天線之外線引入口裝置避雷裝置。
六 電力事故的防止
電力事故的防止應加強用電安全常識，防止感電事故的發生
圖 1-1.3
避雷針
及預防電氣火災來著手，其具體方法分述如下：
1 用電安全常識
1. 不得使用未知或不明規格之工業用電氣器具及電池。
2. 使用電氣設備前應先做安全檢查。
3. 用電不可超過電線許可負荷能力。
4. 拆除或接裝保險絲以前，應先切斷電源。
5. 各種保險絲不可以較大容量之保險絲或鐵絲、銅線替代。
6. 拔卸電氣插頭時，應確實自插頭處拉出。
7. 電線延長線，不可經由地毯或高掛在有易燃物的牆上。
8. 發現電線或電路絕緣包覆破損時，應迅速修理更換。
9. 保險絲的換裝應依電路電流容量選擇適當的保險絲。
10. 裝置於潮濕場所之電路，應裝設漏電斷路器予以保護。
11. 無熔絲開關若自動跳脫切斷電源時，應先檢查電氣設備或電路故障，故障排除後，
才可再啟動開關送電。
12. 開關裝置位置應適當，以便隨時可切斷線路，保護用電之設備。
2 感電事故之防止對策
1. 不用的電線或設備應移除。
2. 熟悉電氣設備操作方法及順序。
3. 手足潮濕，不可碰觸或操作電氣設備。
4. 各項機械設備應裝設接地線，以免漏電而遭電擊。
5. 檢修設備、線路時應切斷電源。
6. 非合格之電氣技術人員不得任意裝設及維修電氣器材。
7. 危險的電力設備應有明顯的安全標示。
01 基本電學實習【Ch1】.indd 13
13
30/7/2019 上午 09:54:38
基本電學實習
8. 各種電力設備應定期保養維修。
9. 電力設施之維修應使用絕緣良好之工具。
10. 不可使用有漏電的機器設備。
11. 操作高壓線上之開關，應戴絕緣手套，並以絕緣操作棒操作。
12. 接受心肺復甦術訓練，對遭受感電之人員採取急救措施。
3 電氣火災的預防
1. 應按電路的安全容量設置電氣，以免過載。
2. 清楚知道電源電壓、額定電流及插座規格。
3. 電氣設備或線路故障，應由專業人員修理，並定期保養。
4. 電力設施或機器設備應確實接地，以免漏電或電荷聚集。
5. 避免一插座同時使用多個用電器具。
6. 電熱器發熱體周圍勿放置易燃物。
7. 長時間不使用之電器，應將電源切斷。
8. 發生電氣火災時應先關閉電源，並使用乾粉或二氧化碳滅火器滅火。
七 急救處理
1 急救
若還是不幸發生意外造成傷
害，勢必要有急救處理的能力。
急救就是緊急救治，當發生
意外或災害時，適當人員使用適
當的急救技能與資源對傷患作初
步的護理後，馬上送醫院。
急救的目的是：維持生命、
促進復原與防止惡化。
急救處理的第一步是評估傷
者的傷勢和病情，包括檢查傷者
的神智和反應、氣道是否暢通、
呼吸情況和脈搏等。
圖 1-1.4
急救目的
14
01 基本電學實習【Ch1】.indd 14
30/7/2019 上午 09:54:38
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
各種類型傷患的急救處理方法如下表 1-1.7 ：
表 1-1.7
種類
各種類型傷患的急救處理方法
定義
處理方法
電流流過人體引起的傷害，
1. 別貿然接觸患者，以免自己也觸電。
傷害程度依電流大小與通電
2. 切斷電源，穿戴絕緣手套或衣物後，使用不導電物體讓患者與電源分
觸電 時間長短決定，0.1 安培的
離。
電流通過人體 1 秒就有可能
必要時進行心肺復甦術（CPR）並送醫。
3.
致命。
1. 沖：以冷的、流動的水沖燙傷部位 15 ～ 30 分鐘直到沒有熱的感覺。
2. 脫：脫除受傷部位衣物，若燙傷部位被衣服黏住，請小心剪開。
皮膚受到熱、冷或化學藥品
灼傷
3. 泡：可泡冷水 30 分鐘降低疼痛。
灼傷。
4. 蓋：以乾淨紗布或布巾輕輕蓋住，不可壓破水泡以免引起感染。
5. 送：送醫治療。
創傷
1. 傷口消毒避免細菌感染。
皮膚表面或皮下組織損傷，
與
2. 醫藥敷傷口並壓著減低出血，甚至托高受傷部位。
通常會出血。
出血
3. 大量出血者，送醫治療。
1. 傷者休息，抽筋部位伸直並冰敷。
肌肉 不正確方法舉重物或跌倒導
2. 輕輕按摩受傷部位。
損傷 致肌肉扯傷、抽筋。
3. 繃帶加壓包紮受傷部位。
受傷部位不能活動自如，可 1. 患者若有休克、呼吸困難，先實施心肺復甦法。
骨骼
能 會 伴 隨 瘀 青、 變 形 與 紅 2. 開放性骨折需傷口清潔、消毒與布料包紮。
損傷
腫。
3. 夾板固定受傷部位並送醫。
1. 把患者移到陰涼處。
暈眩
熱不透風的環境工作，身體 2. 解開衣扣、以濕毛巾擦身體降溫。
或
排汗能力降低造成失溫。
3. 側躺保持呼吸道暢通，腳墊高以利血液流回心臟跟腦部。
休克
4. 如有需要請對病患實施心肺復甦術（CPR）並送醫。
圖 1-1.5
灼傷的急救方法
15
01 基本電學實習【Ch1】.indd 15
30/7/2019 上午 09:54:38
基本電學實習
2 心肺復甦術
一般在面臨呼吸或心跳停止等緊急事故發生時，大腦如果失去血液流動，在 4-6 分
鐘後開始受損：如果超過 10 分鐘沒有任何施救時，會造成腦部無法復原的損傷。因此，
對於心跳呼吸停止的患者，若能在呼吸、心跳停止的早期，且未送到醫院前就施行心肺
復甦術（ CPR ），以供給氧氣與製造循環，則身體細胞仍有暫時存活的可能，患者的存
活率會大幅提高。
美國心臟醫學會（ AHA ）於 2010 年 10 月公布新版心肺復甦術 CPR 操作技術，為
使臺灣推廣心肺復甦術能與世界接軌，衛生署於 2011 年 1 月公告新版民眾 CPR 急救法。
新版 CPR 指南，將行之多年的「叫 - 叫 -A-B-C 」的施救程序，調整為「叫 - 叫 -C-A-B-D 」
（ D 為 AED ），如圖 1-1.6 所示。新版 CPR 特別強調先胸部按壓， CPR 時先壓胸，可
確保被急救者體內血液循環，含氧血流可帶到各器官。
圖 1-1.6
心肺復甦術
表 1-1.8 CPR+AED
簡稱
項目
說明
叫
檢查意識
拍打病患之肩部，以確定傷患有無意識，檢查呼吸。（沒有呼
吸或是沒有正常呼吸）
叫
求救
快找人幫忙，打 119，如果附近有市內電話，請優先使用市內
電話，因為 119 勤務中心可顯示來電地址，有利於迅速救援。
C
胸部按壓
胸部按壓維持循環，亦即雙手環扣用力按壓病患胸部，用手掌
根壓、手指翹起，速度要快，每分鐘至少按壓 100 次，下壓深
度至少 5 公分。按壓口訣為：「用力壓、快快壓、胸回彈、莫
中斷。」30 次胸部按壓後施行 2 次人工呼吸，也就是 30：2。
A
暢通呼吸道
先檢查口中是否有異物，有異物應先以手指清除；壓額頭提下
巴，使頭部盡量後仰、頸部伸直，以保持呼吸道通暢。
B
檢查呼吸
如果沒有呼吸，一律吹 2 口氣，每一口氣時間為 1 秒。口對口
人工呼吸是最簡便讓病人獲得氧氣的方法，人工呼吸要做到病
人能自己呼吸或有專業人員來接手。唯須注意的是，每次人工
呼吸前都需要檢查口腔中有無異物，見異物將其取出。
D
電擊
使用 AED。
16
01 基本電學實習【Ch1】.indd 16
30/7/2019 上午 09:54:38
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
3 AED （ automated external defibrillator ）
AED 稱為「自動體外心臟電擊去顫器」，如圖 1-1.7(a) 所示，是一台能夠自動偵測
傷病患心律脈搏、並施以電擊使心臟恢復正常運作的儀器，因為使用的方式相當容易，
開啟機器時會有語音說明其使用方式，並有圖示輔助說明，如圖 1-1.7(b) 所示。
AED 使用步驟：
1. 「開」：啟動 AED 電源。
2. 「貼」：黏貼 AED 電擊片。第一片貼於右上（右鎖骨下，胸骨旁），第二片貼於左下
（左腋中線，第五肋骨間）。
3. 「電」：實施心臟電擊。AED 會自動測量患者的心跳，只有在患者需要電擊時，AED
才會指示按下電擊鈕，實施電擊。
(a) 外觀
(b) AED 圖示輔助說明
圖 1-1.7
自動體外心臟電擊去顫器
17
01 基本電學實習【Ch1】.indd 17
30/7/2019 上午 09:54:41
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
設備與工具表
1. 認識實習工場之危險性。
工具
2. 能熟練的使用滅火裝置。
1
乾粉滅火器
3. 熟悉火災疏散逃生方向。
2
消防栓箱
品名
規格
數量
ABC
1
備註
1
實習步驟
工作項目一 乾粉滅火器的使用
1. 拉：將滅火器之安全栓用力拉開，如圖 1-1.8 所示。
2. 瞄：握住皮管前端，瞄準火源。
3. 壓： 選擇上風位置接近火源，手將壓柄用力下壓，放射
圖 1-1.8
將安全栓拉開
滅火藥劑，如圖 1-1.9 所示。
4. 掃：射向火焰根部，左右掃射。
工作項目二 消防栓的使用
1. 火災時，立即按下手動警報按鈕，如圖 1-1.10(a) 所示。
2. 打開消防栓箱，如圖 1-1.10(b) 所示。
圖 1-1.9
3. 延伸水帶，檢查接頭是否牢固。
將乾粉射向火焰基部
4. 緊握噴嘴（反作用力很大），
打開止水閥，將水噴向火源。
警報
按鈕
5. 轉動噴嘴，選擇適當的噴水方
止水閥
式。
注意
噴嘴
噴 嘴 可 選 擇 水 柱 及 水 霧，
水柱是用來撲滅火源，水霧是用
來冷卻室溫阻絕濃煙。
(a) 消防栓外觀
(b) 消防栓結構
圖 1-1.10
消防栓
18
01 基本電學實習【Ch1】.indd 18
30/7/2019 上午 09:54:45
Chapter
1 工場安全衛生及電源使用安全介紹
手動報警按鈕
2 發現火警時，立
消防栓的位置
5 取出瞄子（噴嘴）
即按下警報按鈕
6 取下水帶
3 警示燈會閃爍並
技能活動
1 平時就要多注意
4 打開消防栓箱
且鈴聲大作
7 確定接頭牢固
8 打開止水閥
◎水柱式射水法
用來撲滅火源
使用。
9 - A 轉動瞄子噴
9 - B 轉動瞄子噴
嘴，選擇水柱射
水法
嘴，選擇水霧射
水法
圖 1-1.11
◎水霧式射水法
則是用來冷卻
火源。
10 因為反作用力很大，
所以要緊握噴嘴
消防栓的使用步驟
工作項目三 電源與電線過載操作演練
1. 寫出電源與電線發生過載的原因。
2. 寫出防止電源與電線發生過載的方法。
問題討論
1. 滅火器可分哪幾種？試簡述之。
2. 火災的預防方法有哪幾種？
3. 實習工場學生人事組織有哪五位？其主要職責為何？
19
01 基本電學實習【Ch1】.indd 19
30/7/2019 上午 09:54:46
1 學習目標回顧
重點掃描
實習一 工場安全衛生及電源使用安全
1. 工業安全的直接目的是在避免人員及設施的損失，間接目的是在提高生產力及安定勞
工生活。
2. 意外事故發生的原因：
(1) 人員因素。
(2) 機械設備因素。
(3) 環境因素。
3. 急救的目的就是救命。
4. 灼傷急救：沖、脫、泡、蓋、送。
5. 成人患者口對口人工呼吸急救每分鐘 12 ～ 15 次，小孩患者每分鐘 20 次。
6. 火災分類：A （甲）、B （乙）、C（丙）、 D（丁）類。
7. 心肺復甦術：叫、叫、 C、 A、 B、 D。
生活應用
觸電緊急處理
1. 發現有人觸電，勿直接碰觸傷患，應立
即將電源關閉。
2. 若無電源開關，可利用乾木、竹竿棒等
不導電物撥開電線。以免自身觸電。
3. 立即聯絡 119 處理。
4. 若傷者沒有呼吸及脈搏，須進行心肺復
甦術，謹記六字口訣： 叫、叫、C、A 、
B、D。
20
01 基本電學實習【Ch1】.indd 20
30/7/2019 上午 09:54:50
課後習題 1
實習一 工場安全衛生及電源使用安全
1. 我國職業安全衛生法規定，何者必須提供安全的環境和設備？
(A) 主管機關
(B) 雇主
(C) 勞工
(D) 領班。
2. 工業安全教育的目的是防止：
(A) 天然災害
(B) 交通事故
(C) 職業傷害
(D) 社會糾紛。
3. 勞工安全有關工作是誰的責任？
(A) 安全委員
(B) 全體員工
(C) 各部主管
4. 口對口人工呼吸，每隔幾秒吹氣一次？
5. 電氣火災是屬於哪一類火災？
類（ C 類）
(D) 安全衛生主管。
(A) 2
(B) 5
(A) 甲類（ A 類）
(B) 8
(D) 10 。
(B) 乙類（ B 類）
(C) 丙
(D) 丁類（ D 類）。
6. 實習課下課後，電源門窗應由誰來負責檢查？
(A) 領班
(B) 安全管理員
(C) 工具管理員
(D) 材料管理員。
7. 實習工場應裝設什麼，以預防感電事故的發生？
(A) 電磁開關
(B) 防盜開關
(C) 漏電斷路器
(D) 保險絲。
8. 人體只要通過多少電流，即可致人於死？
(A) 1A
(B) 0.1A
(C) 10mA
(D) 1mA 。
9. 使用乾粉滅火器，下列敘述何者有誤？
(A) 先將滅火器之安全栓用力拉開
(B) 持滅火器者應由上風位置接近火源
(C) 滅火劑噴向火焰之火舌
(D) 火熄滅後以水冷卻餘燼。
10. 對 於 心 臟 停 止 跳 動 傷 者 得 急 救， 下 列 何 者 最 有 效？
(B) 讓患者平躺休息
(C) 心臟復甦術
(A) 口 對 口 人 工 呼 吸 法
(D) 口對鼻人工呼吸法。
11. 下列何者不是引起電氣火災的原因？
(A) 電銲產生之火花引燃
(B) 電荷聚集產生靜電火花放電引燃易燃物
(C) 因開關啟斷時所發生火花引燃
(D) 電源相序錯誤。
12. 下列哪一種滅火劑，適合撲救電氣火災？
(A) 泡沫
(B) 二氧化碳
(C) 水
(D) 乾粉 D 型。
13. 鋰、鈉、鉀或鎂等金屬所引起的火災是屬於哪一類火災？
(A) 甲類（ A 類）
(B) 乙類（ B 類）
(C) 丙類（ C 類）
(D) 丁類（ D 類）。
21
01 基本電學實習【Ch1】.indd 21
30/7/2019 上午 09:54:50
1 課後習題
14. 發生一般俗稱「電線走火」的火災時，需使用下列何者滅火？
(A) 乾粉
(B) 泡沫
(C) 水
(D) 潤滑劑。
15. 接地的主要目的是：
(A) 防止感電事故
(B) 提高功率
(C) 防止地層下陷
(D) 節能減碳。
22
01 基本電學實習【Ch1】.indd 22
30/7/2019 上午 09:54:50
Chapter
2 家用電器量測
教學節數： 9 節
學習應具備的基本電學電路知識。本章將介紹三用電表、數位電表及直流電源供應器的使用，使能
做電阻、電壓及電流的量測，加上學會低功率電烙鐵的使用，就能做家用電器的基本量測。
本章節次
學習目標
實習一
實習二
實習三
1.
2.
3.
4.
低功率電烙鐵的使用
電阻的認識與量測
電壓及電流的量測
能正確使用低功率電烙鐵及銲接工具。
了解銲接要領及熟練銲接技術。
辨識各種電阻及色碼。
正確使用三用電表、數位多功能電表及
直流電源供應器。
5. 能正確量測電風扇及吹風機。
23
02 基本電學實習【Ch2】.indd 23
30/7/2019 上午 08:56:19
基本電學實習
實習一 低功率電烙鐵的使用
相關知識學習
在電機、電子領域中，電子產品的組裝常使用低功率電烙鐵做電路及元件的銲接，
銲接的品質會影響產品的性能，就連電子產品的維修拆裝，良好的銲接技術也是必備的
能力。電路銲接一般採用銲錫來銲接，本實習將先介紹銲接基本工具及材料，進而學習
銲接的步驟及要領，再加上不斷練習就可以學會銲接技術。
一 銲接工具與材料
銲接所需的工具有電烙鐵、安全烙鐵架、吸錫器、尖嘴鉗、斜口鉗、電工鉗和剝線
鉗。銲接的材料為銲錫與銲劑。
1 電烙鐵（ soldering iron ）
電烙鐵是電路銲接必備的工具，其利用電熱絲產生熱量，使烙鐵頭的溫度約 250 ℃
至 400 ℃。規格主要以電熱絲的消耗功率區分，一般電子電路銲接以使用 20W ～ 30W
的低功率電烙鐵為宜，若所銲的零件較大，則採 60W 、 100W 或更大的瓦特數。烙鐵頭
通常以銅為基體，表面鍍有一層耐熱及耐氧化的特殊合金材質，以增加烙鐵的使用壽命，
使用時不可使用銼刀、砂紙或小刀刮削，以免破壞其表面處理。如果烙鐵頭沾有殘錫或
氧化錫，只要將電烙鐵加熱熔解殘錫後，在浸濕的耐熱海綿上刮一刮就會清潔如新。
電烙鐵依其溫度控制方式，可分為基本型電烙鐵、變溫型電烙鐵和恆溫型電烙鐵等
三種。
1. 基本型電烙鐵：如圖 2-1.1 所示，只要
插上家用電源，經過一段時間（ 3 ～ 5
分鐘），烙鐵頭就能達到預定的溫度，
執 行 銲 接 的 工 作； 使 用 完 畢 後 斷 電，
待 電 烙 鐵 回 復 常 溫 即 可 收 存。 此 型 電
烙 鐵 價 格 便 宜， 惟 須 根 據 銲 接 元 件 大
小準備不同瓦特數的電烙鐵。
圖 2-1.1
基本型電烙鐵（ 30W ）
目前市售的電烙鐵，廠商為了讓使用者方便收存，
加設安全罩，使用完畢將電源拔除，鎖上安全罩即
可收存。
24
02 基本電學實習【Ch2】.indd 24
30/7/2019 上午 08:56:20
Chapter
2 家用電器量測
2. 變 溫 型 電 烙 鐵： 如 圖 2-1.2 所 示， 插 電
後 即 維 持 30W ， 當 按 下 按 鈕 立 刻 變 為
150W ， 如 果 鬆 開 按 鈕 又 回 到 30W ， 此
圖 2-1.2
變溫型電烙鐵
型適合零件大小差異很大的銲接工作。
注意
按下按鈕的時間依使用者經驗觀察銲點決定，使用者應特別注意，連續按下按鈕的時
間不可超過 10 秒，否則電烙鐵有過熱燒毀之虞。
3. 恆溫型電烙鐵：如圖 2-1.3 所示，此型電烙鐵溫度可以調整，當設定好溫度後，電
烙鐵維持設定溫度，因此稱為恆溫型電烙鐵。此型電烙鐵溫度可以控制在 200 ℃至
480 ℃，依使用者的設定，保持烙鐵頭在最佳的工作溫度，使用很方便，惟價格比較
昂貴（約 1000 ～ 4000 元）。
銲錫
圖 2-1.3
恆溫型電烙鐵
圖 2-1.4
安全烙鐵架
2 安全烙鐵架（ safety soldering iron shelf ）
如圖 2-1.4 所示，銲接的過程中，電烙鐵的溫度頗高，不小心觸及皮膚必造成受傷，
如碰到可燃物將會造成熔損或燃燒，因此安全烙鐵架就顯得很重要，不僅可以防止燙傷
更可避免損壞器具。安全烙鐵架上的泡綿是可以承受高溫的合成海綿，吸三分水後可以
清潔烙鐵頭的殘錫及氧化錫，使用後應把海綿水份壓乾，待晾乾後再收存，以免安全烙
鐵架生鏽。
25
02 基本電學實習【Ch2】.indd 25
30/7/2019 上午 08:56:20
基本電學實習
3 吸錫器（ desoldering pump ）
吸 錫 器 如 圖 2-1.5 所 示， 印 刷 電 路 板
（ printed circuit board ，簡稱 PCB ）檢修時
如需更換零件，得先把銲點之銲錫去除再拆
下， 然 後 換 上 新 零 件 再 予 以 銲 接。 想 把 銲
點上的銲錫去除，只要使用電烙鐵將銲點上
的銲錫熔解後，將吸錫器的吸錫口置於熔錫
處，按下按鈕，即可吸走銲點上的銲錫。使
用時應使吸錫口通暢，並經常清除彈簧管內
圖 2-1.5
吸錫器
圖 2-1.6
尖嘴鉗
圖 2-1.7
斜口鉗
壁上的殘餘錫渣。
4 尖嘴鉗（ flat-nose pliers ）
電 子 用 尖 嘴 鉗（ 圖 2-1.6 ） 有 一 長 而 尖
的夾口，主要功能在夾持小零件、導線及零
件腳彎折，鉗口後端有剪鋒可供剪切導線。
規格以尖嘴鉗的長度及剪切能力表示；一般
電子用尖嘴鉗長度在 15cm 以下，剪切能力
φ 1.6mm （軟鐵線）以下。
5 斜口鉗（ diagonal cutter ）
斜口鉗如圖 2-1.7 所示，常用來剪斷導
線或銲接後剪掉多餘的接腳，也可配合尖嘴
鉗剝除導線上的絕緣皮。規格以斜口鉗的長
度及剪切能力表示；一般電子用斜口鉗長度
在 13cm 以下，剪切能力 φ 1.6mm 以下。
（side cutting pliers）
6 電工鉗（平口鉗）
電工鉗（平口鉗）如圖 2-1.8 所示，鉗
口的前端有細齒可以增加夾持能力，用以扭
接較粗的導線，為室內配線工作人員常用的
工具，所以稱為電工鉗；鉗口後端有兩片剪
鋒，能剪斷較粗導線或鐵線，因此也稱為平
口鉗。
圖 2-1.8
電工鉗（平口鉗）
26
02 基本電學實習【Ch2】.indd 26
30/7/2019 上午 08:56:21
Chapter
2 家用電器量測
7 剝線鉗（ wire stripper ）
電子用剝線鉗（圖 2-1.9 ）可剝 φ 0.6mm 、
φ 0 . 8 m m 、φ 1 . 0 m m 、φ 1 . 2 m m 、φ 1 . 6 m m 及
φ 2.0mm 等 六 種 規 格 的 導 線， 內 側 剪 切 口 可 以
剪切 φ 1.6mm 以下的銅導線。
圖 2-1.9
剝線鉗
8 銲接材料
1. 銲錫（ solder ）：主要成份是錫和鉛的合金，其錫鉛合金比例會影響銲條的熔點。由
圖 2-1.10 可發現，錫 63% 鉛 37% 合金的熔點溫度最低，約 183.5 ℃，是電路銲接最
常用的銲錫；錫 60% 鉛 40% 的銲錫，熔點約 190 ℃亦常被使用。因為銲錫加入鉛，
銲接過程產生的氣體會對工作人員的健康產生威脅，所以銲接時務必通風良好，最
好能設置抽風設備，以免造成職業傷害。
圖 2-1.10
錫鉛合金狀態
含錫百分比
圖 2-1.11 銲錫
市售常見之銲錫，其
銲錫標示與含意，舉
例如右
松脂心
RH-60 1.0 1kg
淨重
銲錫直徑
27
02 基本電學實習【Ch2】.indd 27
30/7/2019 上午 08:56:21
基本電學實習
2. 銲劑：目的在降低銲錫的表面張力及防止氧化。當舊
銲點表面形成一層氧化膜，銲錫就銲不上去，此時可
注意
一般電子用的銲劑都
使用松香，並把松香包於銲
以使用銲劑把氧化膜去除，使舊銲錫和新銲錫熔合在
線之中心，所以銲接時，不
一起。
需再特別添加銲劑。
二 銲接
1 銲接步驟
1. 清潔烙鐵頭：把烙鐵頭在烙鐵架上的濕泡綿上輕抹，能使烙鐵頭光亮如新。
2. 在烙鐵頭上加上少許新鮮銲錫，補平被銲物表面，可有助於熱傳導，如圖 2-1.12 所示。
3. 將烙鐵頭緊靠銲點。
4. 約加熱 1 ～ 3 秒（恰能使銲錫熔化即可），再加入適當的銲錫。
5. 等待銲錫在銲點上完全熔解（表面光亮平滑），迅速移開烙鐵頭，待凝固後再檢查
銲點品質。
(a) 液態銲錫會補平銲點表面，使烙鐵加熱
較快速
圖 2-1.12
(b) 烙鐵頭無新鮮銲錫，烙鐵僅能靠接觸點
傳熱，效率極差
在烙鐵頭上加新鮮銲錫
2 銲接要領
一個成功的銲接，先要選擇適當的電烙鐵、銲錫和銲劑，再用正確的步驟完成，最
後檢視銲點品質，並修正缺點不斷練習，才能學好銲接技術。銲點的品質必須注意下列
事項：
1. 良好的銲點必須光亮平滑、美觀及牢固，如圖 2-1.13 所示。
(a) 零件引線不彎角時，銲錫應呈
三角形狀
圖 2-1.13
(b) 雙面板零件引線要有銲錫蓋住且
須露骨，零件面則呈三角形狀
良好的銲點
28
02 基本電學實習【Ch2】.indd 28
30/7/2019 上午 08:56:22
Chapter
2 家用電器量測
2. 一個標準銲點的正面圖、側面圖及截面圖，如圖 2-1.14 所示。
(a) 正面圖
(b) 側面圖
圖 2-1.14
(c) 截面圖
標準銲點
3. 如果導線不潔或有油，銲錫會形成小錫珠附在導線表面形成假銲點，因此銲接前須
先將導線及銲點清潔乾淨。
4. 銅線於加熱過程很容易受到氧化，縱然清潔的銅線也會因為這樣而形成新的氧化層，
為防止這種氧化作用，加上少許的銲劑（松脂）即可立即除去氧化層，使銲接順利
進行。
5. 為使銲接較順利，可以在被銲物表面鍍上一層薄薄銲錫。一般導線及零件接腳出廠
時皆已鍍錫。
6. 兩待銲接物，銲接前最好先有良好的機械接觸，以避免銲點凝固前移動銲物，影響
銲接品質。
7. 加錫應在接合點上，而非烙鐵頭。
8. 銲妥後立即移走烙鐵，以免過熱造成導線絕緣毀損或電子零件受損。
三 拆銲
電子維修時，如果零件故障需更新，必須先拆除故障零件，稱為拆銲。步驟如下：
1. 按壓吸錫器：左手姆指按吸錫器按鈕，並把拇指置於釋放鈕上。
2. 加熱：將電烙鐵置於拆銲的銲點上加熱。
3. 移除烙鐵把錫吸除：拆銲銲點上的銲錫完全熔解後，迅速移除烙鐵，並將吸錫器的
吸錫口置於銲點上，壓下吸錫器釋放鈕，將熔解的錫吸除。
四 表面黏著元件（ surface mount device, SMD ）銲接
表面黏著元件（ SMD ），是目前電路板常用的零件，有電阻器、電感器、電容器、
電晶體及積體電路等元件，一般皆採用全自動化銲接，維修時仍須使用人工銲接，銲接
工具及銲接方法，詳述於附錄。
29
02 基本電學實習【Ch2】.indd 29
30/7/2019 上午 08:56:22
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 熟練銲接工具的使用。
2. 熟練銲接技術。
工具與材料表
工具
品名
規格
數量
1
電烙鐵
30W/AC110V
1
1 萬用電路板
2 安全烙鐵架
1
2
3
吸錫器
1
4
尖嘴鉗
5
6
備註
材料
品名
規格
數量
備註
24×14 孔 / 電木材質
1
單心線
φ 1.6mm
32
cm
3
單心線
φ 0.6mm（含絕緣皮）
80
cm
1
4
單心線
φ 0.6mm 裸線
2
m
斜口鉗
1
5
銲錫
剝線鉗
1
6
銲劑
RH-63 或 RH-60，φ 1.0 若干
1
實習步驟
工作項目一 銲接正三角架
1. 將 φ 1.6mm 的單心線，利用斜口鉗剪成 5cm 長，共 6 根的裸銅線。
2. 將每根銅線的兩端上錫。
3. 將 6 根銅線銲成正三角架，如圖 2-1.15 所示。
圖 2-1.15
正三角架
工作評量
1. 外觀尺寸是否正確？
2. 銲點品質？
（ 40% ）
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
30
02 基本電學實習【Ch2】.indd 30
30/7/2019 上午 08:56:22
Chapter
2 家用電器量測
工作項目二 電路板銲接
1. 取 24 × 14 孔萬用電路板，將 E 列和 F 列做圓點銲接練習，每銲五個點後，觀察銲點是
技能活動
否良好。先檢查銲錫是否佈滿銅箔圓點（約 80% ～ 100% 最佳），再以 30 ° 的視線方向
觀察，如圖 2-1.16 所示，可以看到銲點的缺點，並找出原因，再逐漸修正銲接技術，一
直到 E 列和 F 列全部銲完。
(a) 正面觀察
(b) 側面觀察
圖 2-1.16
圓點銲接練習
2. 使用斜口鉗將 φ 0.6mm 單心線（含絕緣皮）剪成 3cm 一段，共 24 根，尖嘴鉗和斜口鉗
並用，將每根單心線兩端各剝去 5mm 的導線絕緣皮，再以尖嘴鉗將兩端折成 90 ° 插入萬
用電路板中，模擬零件接腳插入電路板 (D1,G1) 、 (D2,G2) 、 (D3,G3) …， 24 根全部插妥
再逐點銲接，如圖 2-1.17 所示。
圖 2-1.17
模擬零件銲接
31
02 基本電學實習【Ch2】.indd 31
30/7/2019 上午 08:56:23
基本電學實習
3. 取 φ 0.6mm 單心裸線約 50cm ，從萬用電路板 B1 先銲妥，利用尖嘴鉗將裸銅線拉直再成
形，成形後再銲接，逐次完成轉折處的銲接，最後再將導線所經過的點全部銲妥，如圖
2-1.18 所示。
技能活動
圖 2-1.18
佈線練習
4. 萬用電路板下半部，依佈線練習的方法，銲上學號後 6 碼，每字大小必須一致，字體以
最大為原則，如圖 2-1.19 所示。
圖 2-1.19
成品
工作評量
1. 能否正確完成成品？
2. 銲點品質？
（ 40% ）
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
32
02 基本電學實習【Ch2】.indd 32
30/7/2019 上午 08:56:23
Chapter
2 家用電器量測
問題討論
1. 試說明電烙鐵的種類與選用原則。
技能活動
2. 試說明銲劑的功用。
3. 試述銲接的要領。
33
02 基本電學實習【Ch2】.indd 33
30/7/2019 上午 08:56:23
基本電學實習
實習二 電阻的認識與量測
相關知識學習
一 電阻器
電阻器（resistor）是電氣設備中不可缺少的元件，單位為歐姆（Ω），依其用途可分為
固定電阻器、半可變電阻器及可變電阻器等三種，其外觀及電路符號圖如圖 2-2.1 所示。
(a) 固定電阻器
(b) 半可變電阻器
圖 2-2.1
(c) 可變電阻器
電阻器的種類及電路符號圖
1 固定電阻器
固定電阻器（fixed resistor ）只有兩個接線端子，電阻值固定不變，依材質可分為碳
合成電阻器、碳膜電阻器、線繞式電阻器、金屬膜電阻器及水泥電阻器等五類。
圖 2-2.2
碳合成電阻器
將碳粒和絕緣材料混和壓製而成，
為最常用的材料之一。
圖 2-2.3
碳膜電阻器
由碳粉塗在陶瓷材料上，電阻的
大小則視碳膜表面的刻槽調整。
34
02 基本電學實習【Ch2】.indd 34
30/7/2019 上午 08:56:24
Chapter
2 家用電器量測
絕緣外膜
金屬薄膜
(a) 構造
陶瓷管
(b) 大功率線繞式電阻器
圖 2-2.4
圖 2-2.5
線繞式電阻器
金屬膜電阻器
將金屬膜附著於陶瓷棒上，再利用切溝方
式調整其電阻值，電阻值極為穩定，一般
作為較精密的電阻器，外觀構造與碳膜電
阻器相似，只是碳膜換成金屬膜而已。
將金屬線繞在瓷管上，並塗上塗料或琺瑯
釉所構成，如 (a) 所示，此型可以製作較
大功率的電阻，如 (b) 所示。
圖 2-2.6 水泥電阻器
為一種長方形的線繞式電阻器，不同於
一般線繞式電阻器，它是將繞線的電阻
器放入長方形陶瓷框內，再用特殊不燃
又耐熱的水泥填充而成。
2 半可變電阻器（ semi-variable resistor ）
電阻值可以使用螺絲起子調整。經專業人員以螺絲起子
調整校正後，使用者可不必再調整。
3 可變電阻器（ variable resistor ）
一般最外側兩個接腳間電阻值固定不變，而中間接腳與
(a) 結構示意圖
任一外側接腳為可調整電阻。如圖 2-2.7(a) 所示，三點式可
變電阻，a、c 為固定電阻，a、b 兩點及 b、c 兩點電阻值為
可調整電阻。可變電阻器（ variable resistor ）因碳膜電阻值
分 布 狀 況 不 同， 可 分 為「 A 」、「 B 」、「 C 」 及「 D 」 等 四
種類型，如圖 2-2.7(b) 所示，其中最常見為 B 型，其電阻值
大小與旋轉角度的大小呈線性變化， A 和 D 型為指數型， C
型為對數型。
電阻器除了型式、電阻值必須滿足使用需求外，電阻器
的功率亦是非常重要的參數，選擇電阻器的功率必須大於使
用時的最大功率，否則電阻器會燒毀。
02 基本電學實習【Ch2】.indd 35
(b) 電阻變化特性圖
圖 2-2.7
可變電阻器
35
30/7/2019 上午 08:56:25
基本電學實習
四環電阻器
二 電阻的標示
電阻器的標示以外形區
分， 體 積 較 大 者， 其 電 阻 值
（ resistance ）、誤差值及功率
（ J ：± 5% ， K ：± 10% ， M ：
± 20% ）直接印在電阻器的表
面；如果體積較小無法印在電
阻器上，就以色碼標示電阻值
及誤差值，其功率則不標示。
色碼是利用色環表示電阻
值及誤差值，如圖 2-2.8 所示，
圖表上方為四環電阻器，為最
常見的電阻，價格較便宜；下
方為五環電阻器，常用於精密
電阻，誤差小，價格略高。
顏色
第一色
(十位數)
第二色
(個位數)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
黑
棕
紅
橙
黃
綠
藍
紫
灰
白
金
銀
無
顏色
乘冪
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
101
102
103
104
105
106
107
10－1
10－2
第一色
(百位數)
第二色
(十位數)
誤差值
第三色
(個位數)
乘冪
±1%
±2%
±0.5%
±0.25%
±0.10%
±0.05%
±5%
±10%
±20%
誤差值
五環電阻器
圖 2-2.8
色碼電阻表
例題 2-1
如圖所示，兩個電阻器的電阻值及誤差值為何？
(a) 四環電阻器
解 (a) 白
↓
9
棕
↓
1
紅
↓
102
金
↓
±5%
fi 91×102 Ω±5%
＝ 9.1×103 Ω±5%
＝ 9.1kΩ±5%
(b) 五環電阻器
(b) 黃
↓
4
紫
↓
7
橙
↓
3
銀
↓
－2
10
棕
↓
±1%
fi 473×10 －2 Ω±1%
＝ 4.73×102×10 －2 Ω±1%
＝ 4.73Ω±1%
36
02 基本電學實習【Ch2】.indd 36
30/7/2019 上午 08:56:26
Chapter
2 家用電器量測
三 三用電表
該儀表主要是測量電阻、電壓、電流，故被稱為三用
電 表； 或 簡 稱 VOM 表， V 表 示 電 壓 單 位「 伏 特 Volt 」，
O 表示電阻單位「歐姆 Ohm 」， M 表示電流單位「毫安培
milliampere 」；實際上附屬功能很多種，故有時又稱為萬
用表（ multi-tester ）。為電機電子從業人員裝配修護必備
的基本儀表，依指示型式可分為數位型及指針型等兩種。
圖 2-2.9
數位型三用電表
1 三用電表的功能
表 2-2.1 指針型三用電表各部分的名稱及功能
編號
名稱
功能
1
表頭刻度
藉由同一個表頭和不同的刻度指
示測量值。
2
金屬鏡片
判讀時，使眼睛、指針及金屬鏡
片上的指針影子在一直線上，可
減少判讀時的人為觀測誤差。
零位調整
測量前應先確認指針是否在左邊
「0」的刻度上（金屬鏡片下方
的刻度），如果不在「0」的刻度
上，須利用一字型起子調整，以
減少不必要的誤差。
3
4
測試棒（＋）
紅色測試棒插於此插孔。
插孔
5
測試棒（－）
黑色測試棒插於此插孔。
插孔
6
圖 2-2.10
指針型三用電表各部分的名稱
7
範圍選擇
開關
有電阻（Ω）、交流電壓（ACV）、
直 流 電 壓（DCV） 及 直 流 電 流
（DC mA）等四個功能；每一功
能皆有多個範圍可供選擇。
調整此旋鈕可使指針歸零。若 R
× 1 、 R × 10 、 R × 100 、 R × 1k
檔指針無法歸零，表示三號電池
0Ω 調整鈕 電 力 不 足， 須 更 新； 若 ×
R 10k
檔指針無法歸零，即表示 9V 電
池應該更新。
37
02 基本電學實習【Ch2】.indd 37
30/7/2019 上午 08:56:26
基本電學實習
2 歸零調整
圖 2-2.11
歸零調整
1. 測量電阻前，先把範圍選擇開關置於歐姆檔。
2. 將兩測試棒短路。
3. 指針須指在最上面一行刻度線的右方「 0 」Ω 處；若不在「 0 」
Ω 處，則調整 0Ω 調整鈕使指針歸零，如圖 2-2.11 所示。
注意
只要換檔就必須
重 新 歸 零， 否 則 無 法
正確量測。
3 電阻量測
三用電表在電阻檔時，內部為一電池串聯一個電阻與
待測電阻，如圖 2-2.12 所示，三用電表的內部電池正極接
黑色測試棒，負極接紅色測試棒。量測步驟：
1. 將範圍選擇開關撥至 Ω 範圍，並預估待測電阻大小，選
擇 適 當 的 檔 位， 有 × 1 、× 10 、× 100 、× 1k 和 × 10k
等五個檔位可供選擇。
2. 歸零調整。
3. 將測試棒分別接至待測電阻的兩端。
圖 2-2.12
VOM 表歐姆
檔的電路（註）
4. 電阻值讀取。
公式 2-1
電阻值＝指針指示值 × 檔位的倍率
註： R × 10k 檔內部電源則採用 3V 電池串聯 9V 電池為 12V 電源，因此 R × 10k 檔無法歸零，
可能是 9V 電池需更換。
38
02 基本電學實習【Ch2】.indd 38
30/7/2019 上午 08:56:26
Chapter
注意
2 家用電器量測
1. 待測電阻測量時，電阻不能有任何電源，否則將無法正確量測甚至燒毀電表。
2. 手不可以接觸到測試棒的探針或電阻的引線部分，因為人的身體電阻與待側電阻並
聯，會造成測量誤差。
3. 刻度須看最上面一行的刻度線，它是非線性刻度。
4. 量測時應使指針指在中間偏右（約 5 Ω ～ 50 Ω 之間）為原則。
5. 每次切換檔位都必須先做歸零調整，才能量測出正確的電阻值。
例題 2-2
如圖所示，範圍選擇開關選在 ×1k 檔，指針所在刻度為 10Ω，其待測電阻為何？
解 電阻值＝指針指示值 × 檔位的倍率
＝ 10Ω×1k
＝ 10kΩ
四 數位萬用電表
圖 2-2.13 為具有雙量測及雙顯示功能的數位萬用電表，除了三用電表的功能外，還
能量測交流電流、頻率、週期、溫度、分貝、二極體及電容值的量測等十一種量測功能。
本實習先介紹電阻的量測，下一實習再學習交直流電壓及交直電流的量測，其他功能將
配合進度逐步說明。
39
02 基本電學實習【Ch2】.indd 39
30/7/2019 上午 08:56:27
基本電學實習
圖 2-2.13
數位萬用電表（ GDM-8341 ）的按鍵功能
表 2-2.2 數位萬用電表（ GDM-8341 ）的按鍵名稱及功能
編號
面板符號
功能說明
編號 面板符號
1
POWER
電源開關
7
量測交、直流
DCI ＋ ACI 電流
2
DCV
量測直流電壓
8
Ω
量測電阻
3
DCI
量測直流電流
9
SHIFT
用於輔助功能
鍵
4
ACV
量測交流電壓
10 Auto
5
ACI
量測交流電流
11 RANGE ＋ 範圍增大
6
量測交、直流
DCV ＋ ACV 電壓
12 RANGE － 範圍減小
量測步驟：
1. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進 VΩ
插孔，黑色測試棒插入 COM 插孔。
2. 按下功能鍵 Ω 。
3. 按向上或向下鍵選擇範圍。
4. 讀取量測值。
功能說明
注意
自動範圍選擇
按下 RANGE ＋ 或 RANGE －，
Auto 指示燈自動熄滅。如果無法預
估 待 測 電 阻 大 小， 則 先 選 擇 最 高 範
圍，再逐漸調整使解析度到最高；若
超出選擇範圍，會顯示「 .OL 」。如
果按下 Auto 則自動調整範圍。
五 誤差
量測時，測得之數值與實際數值難免有些許差異，稱為誤差（ error ）。誤差一般以
誤差範圍或誤差百分比表示。若 M 表示量測值，T 表示真實值，則：
40
02 基本電學實習【Ch2】.indd 40
30/7/2019 上午 08:56:28
Chapter
2 家用電器量測
量測值
誤差值
ε ＝M －T
誤差百分比 ε % ＝
公式 2-2
真實值
M －T
× 100%
T
例題 2-3
若有一電阻之色碼為棕黑紅金，試求電阻誤差值及電阻值可能的範圍各為何？
解 電阻值 R ＝ 10×102 Ω±5% ＝ 1kΩ±5%
誤差值 ε ＝ T ×ε % ＝ 50Ω
電阻值可能的範圍 R ＝ 1kΩ±5% fi 950Ω ～ 1050Ω
例題 2-4
如圖所示，以電壓表測量 30Ω 電阻兩端的電壓，測得 6.3V，試求其誤
差及誤差百分比為何？
解 經由計算 30Ω 電阻兩端的電壓
30
＝ 6V
真實值 T ＝ 10×
20 ＋ 30
量測值 M ＝ 6.3V
誤差值 ε ＝ M － T ＝ 6.3 － 6 ＝ 0.3V
M －T
6.3 － 6
×100% ＝
×100% ＝ 5%
誤差百分比 ε % ＝
T
6
41
02 基本電學實習【Ch2】.indd 41
30/7/2019 上午 08:56:28
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
1. 認識電阻器的種類與性質。
2. 能正確辨識色碼電阻。
3. 熟悉三用電表的電阻量測。
4. 熟悉數位萬用電表的電阻量測。
材料表
材料
品名
規格
數量
備註
品名
規格
數量
金屬膜
7 電阻器
10kΩ±5%，
1
W
2
1
精密
1 電阻器
0.5Ω±2%，
1
W
4
1
2 電阻器
3.9Ω±1%，
1
W
2
1
8 電阻器
51kΩ±5%，
1
W
2
1
3 電阻器
10Ω±5%，
1
W
2
1
9 電阻器
560kΩ±5%，
1
W
2
1
4 電阻器
470Ω±5%，
1
W
2
1
10 電阻器
10MΩ±5%，
1
W
2
1
5 電阻器
1kΩ±5%，
1
可變
11 電阻器
6 電阻器
3.3kΩ±2%，
1
W
2
1
W
2
1kΩ，B 型
備註
1
1
實習步驟
工作項目一 色碼電阻器的辨識與量測
1. 將十個固定電阻器由小而大依序編號成 R 1、R 2、…R 10。
2. 將十個電阻器的色碼及代表的電阻值填入表 2-2.3 。
3. 使 用 三 用 電 表 量 測 十 個 電 阻 器 的 電 阻 值 並 填 入 表
2-2.3 。
4. 比較步驟 2. 與步驟 3. 之結果是否相同？
如果不同，為什麼？
。
。
動動腦
量測電阻時，兩手是否接觸探針，
測量結果是否相同？待測電阻值
大者影響比較大，還是待測電阻
值小者影響比較大？為什麼？
42
02 基本電學實習【Ch2】.indd 42
30/7/2019 上午 08:56:28
Chapter
2 家用電器量測
表 2-2.3 色碼電阻器的辨識與量測
編號
色碼
色碼辨識結果
量測結果
三用電表
數位萬用電表
技能活動
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R 10
工作評量
1. 能否正確判斷色碼電阻？
（ 40% ）
2. 能否正確使用三用電表量測電阻？
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 40% ）
（ 20% ）
總評：
工作項目二 數位萬用電表的量測
1. 使用數位萬用電表量測工作一的十個電阻，並填入表 2-2.3 。
2. 比較三用電表與數位萬用電表的量測結果，何者準確度高？
。
工作評量
1. 能否正確使用數位萬用電表量測電阻？
2. 能否正確使用數位萬用電表的範圍選擇鍵？
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 60% ）
（ 20% ）
（ 20% ）
總評：
43
02 基本電學實習【Ch2】.indd 43
30/7/2019 上午 08:56:28
基本電學實習
工作項目三 可變電阻器的量測
1. 使用三用電表歐姆檔量測可變電阻器外側接腳的電阻值為何？
任意旋轉可變電阻器旋鈕，電阻值是否會改變？
；
。
技能活動
2. 量測中間及右側兩接腳，當旋鈕順時針旋轉時，電阻值如何變化？
當旋鈕逆時針旋轉時，電阻值如何變化？
；
。
3. 量測中間及左側兩接腳，當旋鈕順時針旋轉時，電阻值如何變化？
當旋鈕逆時針旋轉時，電阻值如何變化？
；
。
工作評量
1. 能否判讀可變電阻的標示？
2. 能否正確量測可變電阻？
（ 30% ）
（ 50% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 為何三用電表歐姆檔無法歸零時，就必須更換電池？
2. 為何測量電阻時，手不能碰觸測試棒的探針或電阻器的接腳？
3. 如果色碼電阻器只有三條色環，請問誤差為何？
4. 旋轉可變電阻器，電阻值不能改變，可能原因為何？
44
02 基本電學實習【Ch2】.indd 44
30/7/2019 上午 08:56:30
Chapter
2 家用電器量測
實習三 電壓及電流的量測
相關知識學習
本實習將先介紹直流電源供應器、麵包板，再使用三用電表或數位萬用電表測量電
路的電壓及電流。
一 直流電源供應器
直流電源供應器（DC power supply）的主要功能是將交流 110V 或 220V 的市電轉換成
直流電源，以供應電子設備之用。直流電源供應器具有 4 組獨立直流電源輸出、4 組 3 位數
顯示器，可同時顯示兩組電壓及電流。各旋鈕之功能說明，如圖 2-3.1 所示。
圖 2-3.1
GPS-4303 型直流電源供應器各旋鈕功能
45
02 基本電學實習【Ch2】.indd 45
30/7/2019 上午 08:56:30
基本電學實習
表 2-3.1 GPS-4303 型直流電源供應器各旋鈕名稱及功能
編號
旋鈕名稱
功能說明
編號
旋鈕名稱
功能說明
1
POWER
電源開關
11 CH4
電源輸出端；8 ～ 15V，1A
2
MASTER V
主電源電壓顯示器，顯示
CH1 或 CH3 輸出電壓
12 GND
接地端；與機殼連接
3
MASTER A
主電源電流顯示器，顯示
CH1 或 CH3 輸出電流
13 ON/OFF
電源輸出開關。ON：電源才能輸出，
OFF：有顯示沒有輸出
4
SLAVE V
副電源電壓顯示器，顯示
CH2 或 CH4 輸出電壓
14 TRACKING
同步控制與獨立控制選擇
5
SLAVE A
副電源電流顯示器，顯示
CH2 或 CH4 輸出電流
15 █ INDEP. █
獨立雙電源；CH1 及 CH2 分別提供
0 ～ 30V、0 ～ 3A
6
VOLTAGE 電壓控制旋鈕
16 ▄ SERIES █
CH1 和 CH2 自動串聯同步操作可以
提供 0 ～ 60V、0 ～ 3A 直流電源
7
CURRENT 電流控制旋鈕
17 ▄ PARALLEL ▄
CH1 和 CH2 自動並聯同步操作可以
提供 0 ～ 30V、0 ～ 6A 直流電源
8
CH1
主電源輸出端；
0 ～ 30V、0 ～ 3A
18 CV/CC
CV（綠燈）：定電壓輸出，電流正常
CC（紅燈）：定電流輸出或在並聯同
步操作模式
9
CH2
副電源輸出端；
0 ～ 30V、0 ～ 3A
CH3 電流超過額定電流 1A，會亮紅
19 OVERLOAD CH3 燈警示
電源輸出端；
2.2 ～ 5.2V，1A
CH4 電流超過額定電流 1A，會亮紅
20 OVERLOAD CH4 燈警示
10 CH3
二 麵包板
麵包板（ bread board ）是專供電
路暫時性連接。電路元件連接時，不
必銲接就可以將各電路元件、電源及
儀表做妥善的連接，是電路實驗中非
常方便的基本工具，其外形如圖 2-3.2
所示。
市面上麵包板型式很多，內部結
構皆由若干電源排及元件排所組成。
圖 2-3.3 為 麵 包 板 的 結 構， 上 下 各 有
兩列為一組的電源排，一般當作電源
圖 2-3.2
麵包板
連接使用；中間十列一組為元件排，
一般作為電路元件連接之用。
46
02 基本電學實習【Ch2】.indd 46
30/7/2019 上午 08:56:30
Chapter
2 家用電器量測
(a) 正面圖
(b) 背面圖
圖 2-3.3
麵包板結構
例題 2-5
如圖所示，欲量測 2kΩ 兩端之電壓，麵包板上應如何連接？
解 (1) 先將電源連接至電源插座，再用單心線將電源連接到
電源排。
(2) 依電路圖將六個電阻插入麵包板，如圖所示。
47
02 基本電學實習【Ch2】.indd 47
30/7/2019 上午 08:56:33
基本電學實習
三 直流電壓測量（ DCV ）
1 使用三用電表量測直流電壓
1. 將範圍選擇開關置於適宜的 DCV 檔位。
2. 電表與待測元件須成並聯，且要注意極性是否正確：紅色測試棒接在待測電壓的正
極，黑色測試棒接在待測電壓的負極，若極性錯誤，電表指針會反轉。
3. 量測值讀取：三用電表第二條刻度，刻度左右兩端分別標有 A.V ，表示測量電流及
電壓都看這條刻度。刻度下方有三組數字，分別為 0 ～ 10 、 0 ～ 50 、 0 ～ 250 。
量測值＝
公式 2-3
注意
範圍開關所在檔位
× 指針所指的刻度
欲觀測刻度線最大值
若不知待測電壓大小，檔位選擇應從最高電壓檔（ 250V ）開始量測，逐漸往下選擇以
使指針愈接近滿刻度（不能超過）為原則，此時誤差最小。
例題 2-6 直流電壓量測值的讀取
如圖所示，檔位選擇在 DCV2.5，讀取 0 ～ 250 這組數字，指針指在 200 的位置，試求量測值
為何？
解 量測值＝
範圍開關所在檔位
2.5
× 指針所指刻度＝
×200 ＝ 2V
欲觀測刻度線最大值
250
48
02 基本電學實習【Ch2】.indd 48
30/7/2019 上午 08:56:34
Chapter
2 家用電器量測
動動腦
檔位選在 DCV2.5，為何要讀 0 ～ 250 這組數字？讀 0 ～ 10 這組不行嗎？
2 使用三用電表 NULL DCV 檔量測直流電壓
一般三用電表之 DCV 檔，若極性不正確，指針會反轉，無法正確量測，此時三用
電表有 NULL DCV 的功能，可以測量 ± 25V 之間的任何直流電壓。
1. 將範圍選擇開關置於 NULL DCV ± 25 。
2. 刻度看第四排並調整零位調整螺絲，使指針指在 0V 處。
3. 量測值讀取。
圖 2-3.4
注意
使用 NULL DCV 檔
若待測電壓不超過 ± 5V 之間，可以選擇 NULL DCV ± 5 檔測量比較準確。
3 使用數位萬用電表量測直流電壓
1. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進
VΩ 插孔，黑色測試棒插入 COM 插孔。
注意
按下 RANGE ＋或 RANGE －， Auto
指 示 燈 自 動 熄 滅。 如 果 無 法 預 估 待 測 電 壓
2. 按下功能鍵 DCV 。
高 低， 則 先 選 擇 最 高 範 圍， 再 逐 漸 調 整 使
3. 按向上或向下鍵選擇範圍。
解 析 度 到 最 高； 若 超 出 選 擇 範 圍， 會 顯 示
4. 量測值讀取。
「 .OL 」。如果按下 Auto 則自動調整範圍。
49
02 基本電學實習【Ch2】.indd 49
30/7/2019 上午 08:56:35
基本電學實習
圖 2-3.5
使用數位萬用電表量測直流電壓
四 交流電壓量測（ ACV ）
1 使用三用電表量測交流電壓
1. 將範圍選擇開關置於適宜的 ACV 檔，方法與 DCV 相同。
注意
無法預估待測電壓高低時，應先置於最高檔。若所測電壓較低，指針偏轉太小，刻度
不易判讀，再逐漸切換至較低的檔。
2. 電表與待測元件並聯。交流電壓量測是測其有效值（ eff ），故無極性之分，亦即兩
測試棒互換，不會影響量測值。
3. 量測值讀取：讀取刻度及讀取方法與 DCV 相同。
50
02 基本電學實習【Ch2】.indd 50
30/7/2019 上午 08:56:37
Chapter
2 家用電器量測
例題 2-7 交流電壓量測值的讀取
如圖所示，檔位選在 ACV50，讀取 0 ～ 50 這組數字，指針指在 45 的位置，試求量測值為何？
解 量測值＝
範圍開關所在檔位
50
×45 ＝ 45V
× 指針所指刻度＝
欲觀測刻度線最大值
50
2 使用數位萬用電表量測交流電壓
1. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進 VΩ 插孔，黑色測試棒插入 COM 插孔。
2. 按下功能鍵 ACV 。
3. 按向上或向下鍵選擇範圍。
4. 量測值讀取。
五 直流電流量測（ DCmA ）
1 使用三用電表量測直流電流
1. 將範圍選擇開關置於適宜的 DCmA 檔。
2. 電表與待測電阻串聯，並注意極性。電流由電流表的紅色測試棒流入，由電流表的
黑色測試棒流出，如圖 2-3.6 所示。
51
02 基本電學實習【Ch2】.indd 51
30/7/2019 上午 08:56:38
基本電學實習
3. 量測值讀取：讀取方法與 DCV 相同。
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 2-3.6
注意
使用三用電表量測直流電流
初學者測量電流，電表務必與待測負載串聯，否則會使保險絲燒斷或電流檔部分檔位
燒毀。所以先將範圍選擇開關置於最大檔位，視指針偏轉情形，再逐漸降低檔位使指針指示
在較接近滿刻度之位置。
2 使用數位萬用電表量測直流電流
1. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進 0.5A 插孔（若待測電流超過 0.5A ，則插入
12A ），黑色測試棒插入 COM 插孔。
2. 按下功能鍵 DCI 鍵。 DCI 標示於 DCV 鍵的上方，需先按 SHIFT 鍵再按 DCV 鍵。
3. 電表與待測電阻串聯，並注意極性。
4. 按向上或向下鍵選擇範圍。
5. 量測值讀取。
圖 2-3.7
使用數位萬用電表量測直流電流
52
02 基本電學實習【Ch2】.indd 52
30/7/2019 上午 08:56:40
Chapter
2 家用電器量測
六 交流電流量測（ ACmA ）
1 使用數位萬用電表量測交流電流
1. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進 0.5A 插孔（若待測電流
超過 0.5A ，則插入 12A ），黑色測試棒插入 COM 插孔。
2. 按下功能鍵 ACI 鍵。ACI 標示於 ACV 鍵的上方，需先按 SHIFT 鍵再按 ACV 鍵。
3. 電表與待測電阻串聯。
4. 按向上或向下鍵選擇範圍。
5. 量測值讀取。
注意
三用電表沒有量測交流電流的功能，測量交流電流一般採用數位萬用電表。
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 2-3.8
使用數位萬用電表量測交流電流
七 電風扇與吹風機的量測
電風扇主要靠馬達驅動，一般可分成交流馬達及直流馬達。傳統交流馬達驅動，構
造簡單、價格便宜，但噪音大，比較耗電。自從無刷直流馬達被大量採用後，省電、噪
音低、壽命長，再加上變頻速率使速率控制寬廣，目前廣受消費者喜愛，惟價格較高，
也就是市售 DC 變頻電風扇。不管使用哪一種馬達，都使用市電交流 110V 電源。
吹風機主要由電熱線和風扇馬達構成，其工作原理是利用風扇馬達將電熱絲所產生
的熱量吹出，也是使用市電交流 110V 電源。
53
02 基本電學實習【Ch2】.indd 53
30/7/2019 上午 08:56:41
基本電學實習
(a) 交流電流量測板
(b) 交流電流量測板電路圖
圖 2-3.9
(c) 使用數位萬用電表量測
使用數位萬用電表量測電扇的運轉電流
上述已學會交流電流的量測，圖 2-3.9(a) 為交流電流量測板，圖 2-3.9(c) 為使用數
位萬用電表量測電扇的運轉電流，電表務必與負載（電風扇）串聯，但量測時必須切斷
電源線，比較麻煩。若使用交流電流測量板，因有串聯保險絲，使用者操作不當，比較
不會損壞儀表；測量交流電流時不必剝電源線，直接在量測端操作即可，可以降低設備
損壞率。
1 使用電流勾表量測交流電流
有一種比較方便，專為量測交流電流
而設計的儀器，稱為電流勾表，如圖 2-3.10
所示，使用時不必切斷電源線就可以量測
交流電流。
1. 打開電源。
2. 將功能選擇開關選在交流電流檔，一般
有數個檔位可選擇。
3. 勾一條待測電源線。
圖 2-3.10
使用勾表量測電扇的運轉電流
4. 量測值讀取。
注意
1. 不能勾兩條待測電源線或勾接地線。
2. 一般勾表也能測電壓、電阻和直流電流，使用方法與三用電表相同。
54
02 基本電學實習【Ch2】.indd 54
30/7/2019 上午 08:56:46
Chapter
2 家用電器量測
八 電表的內阻
理想電壓表內阻無限大，實務上電壓表的內阻愈大愈佳，一般電壓表內阻以 RV 表
示。理想電流表內阻為 0Ω ，實務上電流表的內阻愈小愈佳，通常在數歐姆以下。
電壓表的內阻通常以靈敏度來標示，欲知電壓表的內阻，只要把靈敏度乘以滿刻度
的電壓值即可。
單位 kΩ∕V
公式 2-4
電壓表內阻 RV ＝電壓表的靈敏度 × 滿刻度的電壓值
例題 2-8
有一三用電表靈敏度為 20kΩ ∕ V（在面板的左下角），若使用 DCV 10 檔時，其直流電壓表內
阻 RV 為何？
解 RV ＝電壓表的靈敏度 × 滿刻度的電壓值＝ 20k×10 ＝ 200kΩ
例題 2-9
＋－
如右圖所示，分別使用下列二個不同的電壓表，量測 2kΩ
電阻之端電壓？誤差？
(1) 滿刻度 5V，靈敏度 1kΩ/V 之電壓表。
(2) 滿刻度 5V，靈敏度 5kΩ/V 之電壓表。
2k
解 真值 V T ＝ 10×
＝ 4（V）
3k ＋ 2k
(1) RV ＝ 1kΩ×5 ＝ 5kΩ
2k×5k
2k ＋ 5k
＝ 3.225（V）
量測值 V m ＝ 10×
2k×5k
3k ＋
2k ＋ 5k
M －T
3.225 － 4
×100% ＝
×100% ＝－ 19.375%
誤差 ε% ＝
T
4
(2) RV ＝ 5kΩ×5 ＝ 25kΩ
2k×25k
2k ＋ 25k
＝ 3.817（V）
量測值 V m ＝ 10×
2k×25k
10k ＋
2k ＋ 25k
M －T
3.817 － 4
×100% ＝
×100% ＝－ 4.575%
誤差 ε% ＝
T
4
由上例可知電壓表的靈敏度愈高，內阻愈大，量測誤差愈小。
02 基本電學實習【Ch2】.indd 55
V
55
30/7/2019 上午 08:56:47
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
材料表
技能活動
1. 熟悉直流電源供應器的使用。
材料
品名
規格
數量
2. 熟悉麵包板的結構與使用。
1
麵包板
3. 熟悉電壓的量測。
2
電池
4. 熟悉電流的量測。
3
電阻器
1kΩ±5%，
1
W
2
1
4
電阻器
2kΩ±5%，
1
W
2
1
5
電阻器
10kΩ±5%，
1
W
2
1
實習步驟
備註
1
9V
工作項目一 麵包板的量測
1
1. 取出麵包板。
2. 將三用電表的範圍選擇開關置於 Ω × 1 檔，並完成歸零調整。
3. 如圖 2-3.11 所示，在黑點處插入 2cm 單心裸線。
4. 將測試棒分別測試任兩條單心線。若三用電表指示 0Ω ，表示該兩點是導通；若三用電表
指示 ∞ Ω ，則表示該兩點不導通。
5. 將量測結果與相關知識所述的結構做比較，是否相同？
圖 2-3.11
。
麵包板量測
工作評量
1. 能否了解麵包板結構？
2. 能否了解麵包板的功能？
（ 40% ）
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
56
02 基本電學實習【Ch2】.indd 56
30/7/2019 上午 08:56:47
Chapter
2 家用電器量測
工作項目二 直流電壓的量測
1. 取一個 9 伏特的乾電池或依下列步驟調整直流電
源供應器：
技能活動
(1) 將電源（ POWER ）打開，置於獨立模式。
(2) 將 CURRENT 順時針調到最大。
(3) 調整 VOLTAGE ，使電壓為 9V 。
(4) 按下 ON/OFF 輸出鍵，即可在輸出端取得 9V
電壓。
2. 將三用電表範圍選擇開關撥到 DCV10 檔。
圖 2-3.12
3. 將三用電表的紅色測試棒接到乾電池的正極，黑
直流電壓的量測（一）
色測試棒接到負極，如圖 2-3.12 所示。
4. 使用直流電源供應器，將電壓調為 9V ，替代乾
電池，如圖 2-3.13 所示。
5. 讀取量測值：
。
6. 使 用 數 位 萬 用 電 表 取 代 三 用 電 表， 測 得 電 壓 為
。
狀況
1. 指針反轉 fi 極性錯誤，測試棒紅黑互換即可。
2. 指針不會動 fi 可能原因有三種：測試棒斷線、三
圖 2-3.13
直流電壓的量測（二）
用電表保險絲燒毀或乾電池完全沒電（或電源供應
器未按 ON/OFF 輸出鍵）。
注意
範圍選擇開關之檔位選擇，若不知待測電壓大小，應由較大電壓檔開始量測，再逐漸
調至較小檔位，以最接近滿刻度的檔位（不能超過）為最佳。
工作評量
1. 能否正確使用直流電源供應器？
2. 能否使用三用電表正確量測直流電壓？
3. 能否使用數位萬用電表正確量測直流電壓？
4. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
（ 30% ）
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
57
02 基本電學實習【Ch2】.indd 57
30/7/2019 上午 08:56:47
基本電學實習
工作項目三 交流電壓的量測
1. 將三用電表撥至 ACV250 檔。
技能活動
2. 將兩測試棒插入一般家用交流插座，如圖
2-3.14 所示。
3. 讀取量測值：
。
4. 將兩測試棒互換再量測，量測結果是否相
同？
。
5. 使用數位萬用電表取代三用電表，測得市
電插座電壓為
。
圖 2-3.14
6. 量測交流電壓，將交流電源供應器電
注意
壓調到 60V ，使用三用電表量測電壓
為
量測時，手切勿碰觸測試棒之金屬部
分，以免遭到電擊。
；使用數位萬用電表
量測電壓為
交流電壓的量測
。
工作評量
1. 能否正確使用交流電源供應器？
（ 20% ）
2. 能否使用三用電表正確量測交流電壓？
（ 30% ）
3. 能否使用數位萬用電表正確量測交流電壓？
（ 30% ）
4. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目四 直流電流的量測
1. 如圖 2-3.15 所示，將電源供應器調為 20V 。
2. 將三用電表範圍選擇開關置於 DCmA25 檔。
3. 讀取量測值 I ＝
4. 根據歐姆定律 I ＝
誤差 ε % ＝
。
V
＝
R
M－T
× 100% ＝
T
（真實值 T ），與量測值是否相同？
，
。
5. 使用數位萬用電表取代三用電表，重複步驟 1. ～ 4. 。
6. 量測值 I ＝
，誤差 ε % ＝
。
58
02 基本電學實習【Ch2】.indd 58
30/7/2019 上午 08:56:47
Chapter
2 家用電器量測
技能活動
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 2-3.15
注意
直流電流的量測
量測電流時，電流表務必與負載（電阻）串聯，若與負載並聯，電流會有很大的機率，
可能燒毀保險絲或電表。
工作評量
1. 能否使用三用電表正確量測直流電流？
（ 30% ）
2. 能否使用數位萬用電表正確量測直流電流？
3. 能否了解誤差的定義及運用？
（ 30% ）
（ 20% ）
4. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目五 交流電流的量測
1. 使用數位萬用電表量測電風扇負載電流。
2. 打開電源（ POWER ），紅色測試棒插進 12A 插孔，黑色測試棒插入 COM 插孔。
3. 按下功能鍵 ACI 鍵：需先按 SHIFT 鍵再按 ACV 鍵。
4. 電表與待測電阻串聯，如圖 2-3.9 所示。。
5. 按向上或向下鍵選擇範圍。
6. 讀取測量值 I ＝
。
59
02 基本電學實習【Ch2】.indd 59
30/7/2019 上午 08:56:48
基本電學實習
7. 將負載換為吹風機並置於高速，如圖 2-3.16(a) 所示，量測負載電流 I H ＝
吹風機置於低速，如圖 2-3.16(b) 所示，量測負載電流 I L ＝
，再把
。
技能活動
(b) 量測負載電流 I L
(a) 量測負載電流 I H
圖 2-3.16
使用數位萬用電表量測吹風機負載電流
8. 使用勾表量測電風扇負載電流，如圖 2-3.17 所示，I ＝
進去，I ＝
；把兩條電源線都勾
。
圖 2-3.17
使用勾表量測電風扇負載電流
60
02 基本電學實習【Ch2】.indd 60
30/7/2019 上午 08:56:54
Chapter
2 家用電器量測
工作評量
1. 能否使用數位萬用電表正確量測交流電流？
（ 40% ）
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
技能活動
2. 能否使用電流勾表正確量測交流電流？
總評：
問題討論
1. 為什麼電壓表內阻愈大愈好？為什麼電流表內阻愈小愈好？
2. 為何量測電壓時，電壓表需與負載並聯？與負載串聯會如何？
3. 為何量測電流時，電流表需與負載串聯？與負載並聯會如何？
4. 使用三用電表 DCV 檔測量交流電壓，量測值為何？
5. 使用三用電表 ACV 檔測量直流電壓，量測值為何？
61
02 基本電學實習【Ch2】.indd 61
30/7/2019 上午 08:56:54
2 學習目標回顧
重點掃描
實習一 低功率電烙鐵的使用
1. 銲接時務必通風良好，最好能設置抽風設備，以免造成職業傷害。
2. 電路板銲接，電烙鐵選用 20W ～ 30W 為宜。
3. 電路板銲接，銲錫選用 RH-63 為最佳。
4. 銲劑的功用，可以降低銲錫的表面張力及防止氧化。
5. 銲接時一定要掌握銲接時間和錫量的多寡，以確保銲點的品質。
實習二 電阻的認識與量測
6. 電阻器依型式分為固定電阻器、半可變電阻器及可變電阻器等三種。
7. 四環色碼電阻器：第一色環為十位數，第二色環為個位數，第三色環為乘冪，第四色
環為誤差。
8. 使用三用電表量測電阻前必須歸零，量測時手不可以碰觸接腳或探針。
9. 三用電表量測電阻，選擇檔位時應使指針指在中間偏右為原則。
10. 誤差百分比 ε % ＝
M －T
× 100%，M ：量測值 T ：真實值。
T
實習三 電壓及電流的量測
11. 量測直流電壓或電流需考慮極性，量測交流電壓或電流不必考慮極性。
12. 量測電壓時，電壓表應與負載並聯。量測電流時，電流表應與負載串聯。
13. 使用電表時應選擇適當之檔位，使指針最接近滿刻度，且不能超過滿刻度為原則。
62
02 基本電學實習【Ch2】.indd 62
30/7/2019 上午 08:56:54
課後習題 2
實習一 低功率電烙鐵的使用
1. 一般電子元件的組裝，應使用：
(A) 銲錫
(B) 熔接
(C) 氬銲
(D) 氣銲。
2. 尖嘴鉗配合斜口鉗可以當作何者使用？
(A) 扳手
(B) 剝線鉗
(C) 電工鉗
(D) 挫刀。
3. 銲接電子元件時，電烙鐵應選用多少 W 為宜？
(A)100
(B)80
(C)50 ～ 60
(D)20 ～ 30 。
4. 剝單心線時應使用何種工具最適當？
(A) 斜口鉗
(B) 尖嘴鉗
(C) 剝線鉗
(D) 美工刀。
5. 銲接電子元件後，為剪除接腳應使用：
(A) 電工鉗
(B) 尖嘴鉗
(C) 斜口鉗
(D) 剝線鉗。
6. 吸錫器的吸錫原理為何？
(A) 虹吸管吸錫
(B) 真空吸錫
(C) 靜電吸錫
(D) 高溫刮除。
7. 電路板上之元件，欲拆除其銲錫應使用何種工具？
(A) 電烙鐵
(B) 吸錫器
(C) 尖嘴鉗
(D) 以上三種工具都要使用。
8. PCB 印刷電路板銲接時，電烙鐵溫度宜選擇多少度為宜？
(B)180 ℃～ 200 ℃
(C)250 ℃～ 300 ℃
9. 下列何者為銲劑的功能？
表面張力
(A)150 ℃～ 180 ℃
(D)350 ℃～ 400 ℃。
(A) 降低熔點
(B) 加速銲點凝固
(C) 降低銲錫的
(D) 增加銲錫的強度。
10. 銲接零件大小差異很大，銲接時電烙鐵應選用下列哪一種比較適當？
(A) 基本型 100W 電烙鐵
(B) 基本型 30W 電烙鐵
(C) 變溫型電烙鐵
(D) 恆溫型電烙鐵。
11. 安全烙鐵架上的海綿可以清除烙鐵頭上的餘錫，使用時海綿應加？
(A) 水
(B) 機油
(C) 銲劑
(D) 稀鹽酸。
12. 下列何種銲錫比較適合電子零件的銲接？
(A)RH-20
(B)RH-40
(C)RH-63
(D)RH-75 。
13. 關於 RH-60 ， 1mm 的銲錫，下列何者正確？
(A) 含銅量 60%
(B) 含鉛量 60%
(C) 含錫量 60%
(D) 含銀量 60% 。
63
02 基本電學實習【Ch2】.indd 63
30/7/2019 上午 08:56:54
2 課後習題
14. 銲接時銲錫不容易附著於被銲物上，下列哪一種原因比較不可能？
(A) 烙鐵溫度太高
(B) 電路板的表面或零件接腳已氧化
(C) 銲錫選用錯誤
(D) 沒有使用吸錫器。
15. 銲接時會先將烙鐵頭加上少許的新鮮銲錫，目的為何？
(A) 幫助散熱
(B) 幫助熱傳導
(C) 增加銲接強度
(D) 降低銲錫的表面張力。
實習二 電阻的認識與量測
16. 有一色碼電阻器，其色碼依序為棕綠紅金，則電阻值為：
(A) 1kΩ ± 5%
(B) 1.5kΩ ± 5%
(C) 5kΩ ± 5%
(D) 15kΩ ± 1% 。
17. 有一水泥電阻器標示為 10W 20Ω J ，其中 J 表示誤差為：
(A) ± 5%
(B) ± 10%
(C) ± 15%
(D) ± 20% 。
18. 有一色碼電阻器，其色碼依序為黃紫黑紅棕，則電阻值為：
(A) 4.7kΩ ± 5%
(B) 47kΩ ± 1%
(C) 470kΩ ± 1%
(D) 4.7kΩ ± 1% 。
19. 若可變電阻器電阻值大小與旋轉角度的大小呈線性關係，則屬於何種可變電阻
器？
(A) A 型
(B) B 型
(C) C 型
(D) D 型。
20. 三用電表未測量時，指針沒有在零的位置，則應：
(A) 更換電池
(B) 調整 0Ω 調整鈕
(C) 調整零位調整螺絲
(D) 不必調整，一樣可以正確量測。
21. 有一色碼電阻器，其色碼依序為紅黑棕金，使用三用電表量測時，下列電阻值
何者不可能？
(A) 185Ω
(B) 195Ω
(C) 205Ω
(D) 210Ω 。
22. 若有一 1kΩ 標準電阻，使用三用電表測得 970Ω ，則此量測誤差為：
(A) 3.1%
(B) 3%
(C) － 3%
(D) － 3.1% 。
23. 三用電表歐姆 R × 1 檔無法歸零，可能原因為：
(A) 9V 電池電力不足
(B) 1.5V 電池電力不足
(C) 1.5V 及 9V 電池皆電力不足
(D) 表頭故障。
24. 指針型三用電表的哪一種刻度為非均勻刻度？
(A) ACV
(B) DCV
(C) DCmA
(D) 電阻。
25. 一只約 300Ω 之電阻器，欲利用三用電表歐姆檔量測，應選用哪一檔較佳？
(A) R × 1
(B) R × 10
(C) R × 1k
(D) R × 10k 。
64
02 基本電學實習【Ch2】.indd 64
30/7/2019 上午 08:56:54
課後習題 2
26. 若使用三用電表量測正在通電中的電阻器，將會產生何種結果？
(A) 可以正確量測
(B) 準確度提高
(C) 可能損壞三用電表或燒斷保險絲
(D) 比較省電。
27. 使用數位萬用電表時，下列敘述何者有誤？
(A) 小數點愈多愈好
(B) 小數點愈少愈好
(C) 超出選擇範圍會出現「 .OL 」
(D) 準確度較三用電表佳。
28. 三用電表刻度盤上的金屬鏡片，其作用為：
質感
(C) 調整校正
(A) 增加亮度
(B) 增加美感及
(D) 避免判讀誤差。
29. 使用三用電表歐姆檔量測電阻時，若雙手同時碰觸測試棒金屬探針，其所量測
之電阻值會如何？
遭電擊
(A) 比實際電阻值大
(B) 比實際電阻值小
(C) 操作者會
(D) 完全不影響。
實習三 電壓及電流的量測
30. 直流電源供應器中，下列哪一個不是同步控制與獨立控制選擇（TRACKING）的
模式？
(A) 獨立模式（INDEP.） (B) 相依模式（DEPEDEN） (C) 並聯模式
（ PARALLEL ）
(D) 串聯模式（ SERIES ）。
31. 下列哪一種量測不需考慮極性？
(A) 交流電壓
(B) 直流電壓
(C) 直流電流
32. 下列何者不是三用電表的功能？
交流電流
(D) 乾電池。
(A) 量測電阻
(B) 量測交流電壓
(C) 量測
(D) 量測直流電流。
33. 三用電量測電路的電流時，需與負載元件連接成什麼關係？
(A) 串聯
(B) 並聯
(C) 串並聯不拘
(D) 先串聯再並聯。
34. 量測直流電壓時，指針反轉表示：
(A) 電壓太小
(B) 量到交流電壓
(C) 極性錯誤
35. 使用數位萬用電表時，若顯示「 .OL 」表示：
壓太高
(C) 電表故障
(D) 電池電力不足。
(A) 電源電壓太低
(B) 電源電
(D) 範圍選擇太小。
36. 如圖 (1) 所示之電路，如果希望電阻 R 不要燒毀，則
其額定功率要選擇多少瓦特？
(A)
02 基本電學實習【Ch2】.indd 65
1
8
(B)
1
4
(C)
1
2
(D)1 。
圖 (1)
65
30/7/2019 上午 08:56:54
2 課後習題
37. 10 ± 0.5A 的電流流經 20 ± 1Ω 之電阻器，則此電阻器消耗功率為多少 Ω ？
(A) 2000 ± 200W
(B) 20000 ± 250W
(C) 2000 ± 300W
(D) 2000 ± 500W 。
38. 利用三用電表量測 9V 乾電池之電壓值，應將選擇開關撥至：
(A) ACV 50 檔
(B) ACV 10 檔
(C) DCV 50 檔
39. 使用電流勾表，下列敘述何者正確？
線
(C) 勾接地線
(D) DCV 10 檔。
(A) 勾任一條電源線
(B) 勾兩條電源
(D) 把所有電源線都勾起來。
40. 使用數位萬用電表量測交流電壓時，其顯示的電壓值為：
(A) 平均值
(B) 有效值
(C) 最大值
(D) 峰對峰值。
41. 三用電表量測電壓時，若不知待測電壓大小，檔位選擇下列何者有誤？
(A) 先置於最大檔位量測
須先做零歐姆調整
(B) 若讀數太小時，再切換至較低檔位
(C) 量測前
(D) 量測前須先做零位調整。
42. 下列有關電表的敘述何者正確？
(A) 理想電壓表與理想電流表內阻均為零
(B) 理想電壓表與理想電流表內阻均為無限大
(C) 理想電壓表內阻為零
(D) 理想電流表內阻為零。
43. 有一三用電表靈敏度為 20kΩ / V ，若使用 DCV 50 檔時，其直流電 壓 表 內 阻
RV 為多少 Ω ？
(A) 10k
(B) 100k
(C) 1M
(D) 10M 。
44. 電阻器之端電壓為直流 5V ，此電阻之色碼依序為「棕黑紅銀」，若考慮電阻
器的誤差，則流過電阻器的電流可能為多少 A ？
(A) 3.16m
(B) 5.16m
(C) 7.16m
(D) 9.16m 。
66
02 基本電學實習【Ch2】.indd 66
30/7/2019 上午 08:56:54
Chapter
3 直流電路
教學節數： 12 節
學習本章應具備基本電學的直流電路知識。本章將依序介紹電阻的串並聯、惠斯登電橋與重疊定理、
戴維寧與諾頓定理，最後再學習最大功率轉移定理，使直流電路理論能融會貫通。
本章節次
學習目標
實習一
實習二
實習三
實習四
1. 熟悉歐姆定律及電阻串並聯的特性。
2. 熟悉克希荷夫定律及其應用。
3. 熟悉惠斯登電橋的原理及中低電阻的量
測。
4. 熟悉重疊定理及其應用。
5. 熟悉戴維寧及諾頓定理的原理及應用。
6. 熟悉最大功率轉移的原理及應用。
03 基本電學實習【Ch3】.indd 67
電阻串並聯電路實習
惠斯登電橋與重疊定理實習
戴維寧與諾頓定理實習
最大功率轉移定理實習
67
30/7/2019 上午 09:01:46
基本電學實習
實習一 電阻串並聯電路實習
相關知識學習
電阻的串並聯電路是電路結構的基礎，從歐姆定律開始，再學習電阻的串並聯，並
利用克希荷夫定律來分析，進而導出電壓分配原理及電流分配原理。
一 歐姆定律
德國物理學家歐姆（ Georg Simon Ohm ）在 1826 年根據實驗結果確立了電壓、電
流與電阻三者之關係，其結論為流經某一電阻器的電流，與該電阻器兩端之電壓成正比，
與該電阻器之電阻值大小成反比，稱為歐姆定律（ Ohm's law ）即：
I＝
公式 3-1
V
R
；
安培 (A) ＝
伏特 (V)
歐姆 (Ω)
二 電阻的串並聯
1 串聯電路
凡是將許多電阻首尾相連接成一串，稱為串聯電路（ series circuit ），如圖 3-1.1 所
示，其特性如下：
1. 不論電壓或電阻的大小，流經各元件之電流均相同。
2. 若有一元件斷路，電路的電流必為零。
3. 電阻值愈大，其兩端電壓愈大，即電阻分配電壓與電
阻值大小成正比。
4. 總電阻值等於各電阻值之總和：
RT ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ … ＋ R n
5. 總電壓等於各電阻之電壓總和：
E ＝ V 1 ＋V 2 ＋ … ＋Vn
圖 3-1.1
串聯電路
6. 元件位置互換，其結果不變。
7. 總功率為各電阻器所產生的功率總和：
68
03 基本電學實習【Ch3】.indd 68
30/7/2019 上午 09:01:46
Chapter
3 直流電路
PT ＝ P 1 ＋P 2 ＋ … ＋Pn
2 並聯電路
凡是將數個電阻之一端連在一起，另一端亦連在一起，其兩端分別接在電源之兩
端，稱為並聯電路（ parallel circuit ），如圖 3-1.2 所示，其特性如下：
1. 不論負載大小，各元件兩端電壓均相等：
VT ＝ V 1 ＝ V 2 ＝ … ＝ Vn
2. 若有一負載斷路，不影響其他負載之運作。
3. 總電流等於各支路電流之總和：
IT ＝ I 1 ＋I 2 ＋ … ＋In
圖 3-1.2
並聯電路
4. 總電阻值的倒數為各電阻值的倒數之總和：
1
1
1
1
＝
＋
＋…＋
RT
R1 R2
Rn
5. 根據歐姆定律，電阻值愈大，電流愈小：
I1 ＝
VT
V
V
，I 2 ＝ T ，…，I n ＝ T
R1
R2
Rn
6. 所加的負載愈多，電路的總電流愈大。
7. 總功率為各電阻器所產生的功率總和：
PT ＝ P 1 ＋P 2 ＋ … ＋Pn
3 串並聯電路
如圖 3-1.3 所示，將 R 1、R 2、R 3、R 4 做串並聯連接；
R 1 與 R 2 串聯後與 R 3 並聯，再與 R 4 串聯，一電路中同時
兼 具 串聯和並聯的混合電路，稱為串並聯電路（ seriesparallel circuit ）。
圖 3-1.3
串並聯電路
69
03 基本電學實習【Ch3】.indd 69
30/7/2019 上午 09:01:46
基本電學實習
例題 3-1
如圖 3-1.3 所示之電路，求 (1)RT 、(2)I T 、(3)I 1，I 2、(4)V 1，V 2，V 3，V 4。
解 (1) 先將 R 1 和 R 2 串聯起來，即：
R 12 ＝ R 1 ＋ R 2
＝ 240 ＋ 360 ＝ 600(Ω)
又將 R 12 和 R 3 並聯起來，即：
R 12×R 3
600×300
＝
R 12//3 ＝
R 12 ＋ R 3
600 ＋ 300
＝ 200(Ω)
最後再將 R 12//3 與 R 4 串聯起來就可以
求得總電阻，即：
RT ＝ R 12//3 ＋ R 4
＝ 200 ＋ 1k ＝ 1.2(kΩ)
VT
18
＝
＝ 15(mA)
RT
1.2k
(3) Vab ＝ I T ×R 12//3 ＝ 15m×200 ＝ 3(V)
Vab
3
＝
＝ 5(mA)
I1 ＝
R 12
600
Vab
3
＝
＝ 10(mA)
I2 ＝
R3
300
(4) V 1 ＝ I 1×R 1 ＝ 5m×240 ＝ 1.2(V)
V 2 ＝ I 1×R 2 ＝ 5m×360 ＝ 1.8(V)
V 3 ＝ Vab ＝ 3(V)
V 4 ＝ I T ×R 4 ＝ 15m×1k ＝ 15(V)
(2) I T ＝
(a)
參考圖 (a)
參考圖 (b)
參考圖 (c)
參考圖 (b)
參考圖 (a)
參考圖 (a)，I 1 ＋ I 2 是否等於 I T ？
參考圖 3-1.3
參考圖 3-1.3
V 1 ＋ V 2 是否等於 V 3 ？
V 3 ＋ V 4 是否等於電源電壓 18V ？
(b)
(c)
三 克希荷夫電壓定律（Kirchhoff's voltage law，簡稱 KVL）
在 電 路 中 任 一 封 閉 迴 路， 電 壓 升 的 總 和 ( ΣE ) 等 於 電 壓 降 之 總 和 ( ΣV ) ， 即 ΣE ＝
ΣV ，如圖 3-1.4 所示。
ΣE ＝ E 1 ＋ ( － E 2) ＝ E 1 － E 2
70
03 基本電學實習【Ch3】.indd 70
30/7/2019 上午 09:01:47
Chapter
3 直流電路
ΣV ＝ V 1 ＋ V 2 ＋ V 3 ＝ I ×R 1 ＋ I ×R 2 ＋ I ×R 3
ΣE ＝ ΣV fi E 1 － E 2 ＝ I ×R 1 ＋ I ×R 2 ＋ I ×R 3
若把克希荷夫電壓定律改寫成 ΣE － ΣV ＝ 0 ，則克希
荷夫電壓定律就可以描述為：在電路中任何一封閉迴路，
其淨電壓等於零。
圖 3-1.4
克希荷夫電壓定律
四 克希荷夫電流定律（Kirchhoff's current law，簡稱 KCL）
在電路中，流入某一節點的電流總和 (ΣI in) ，必等於流出該節點的電流總和 (ΣI out) ，
即 ΣI in ＝ ΣI out，如圖 3-1.5 所示。
ΣI in ＝ I 1 ＋ I 3
ΣI out ＝ I 2 ＋ I 4 ＋ I 5
ΣI in ＝ ΣI out fi I 1 ＋ I 3 ＝ I 2 ＋ I 4 ＋ I 5
若把克希荷夫電流定律改寫成 ΣI in － ΣI out ＝ 0 ，則
克希荷夫電流定律就可以描述為：任一節點之淨電流等
於零。
圖 3-1.5
克希荷夫電流定律
五 電壓分配定則
如圖 3-1.6 所示，根據克希荷夫電壓定律：
E ＝ I ×RT ＝ I × (R 1 ＋ R 2 ＋ … ＋ R n )
I＝
E
RT
R1
RT
V 2 ＝ I ×R 2 ＝ E
R2
RT
…
V 1 ＝ I ×R 1 ＝ E
V n ＝ I ×R n ＝ E
Rn
RT
圖 3-1.6
電壓分配定則
此即電壓分配定則，也就是說，串聯電路中，電阻愈大，分配到的電壓愈大。
71
03 基本電學實習【Ch3】.indd 71
30/7/2019 上午 09:01:47
基本電學實習
六 電流分配定則
如圖 3-1.7 所示，並聯電路中，欲求各電阻的電流，可以
利用電流分配定則求得：
I 1 ＝ IT×
R2
R 1 ＋R 2
I 2 ＝ IT×
R1
R 1 ＋R 2
若有 n 個電阻並聯，其分流電流可用 I n ＝ I T ×
圖 3-1.7
電流分配定則
RT
求之。
Rn
由上述發現並聯電路中，電阻愈大，分配電流愈小。
例題 3-2
如右圖所示，I 1 及 I 2 各流過多少電流？
R2
R 1 ＋R 2
10
＝ 6×
＝ 4(A)
5 ＋ 10
R1
I 2 ＝ IT ×
R 1 ＋R 2
5
＝ 6×
＝ 2(A)
5 ＋ 10
解 I 1 ＝ IT ×
72
03 基本電學實習【Ch3】.indd 72
30/7/2019 上午 09:01:48
Chapter
3 直流電路
技‧能‧活‧動
1. 驗證歐姆定律，了解電壓、電流與
材料
品名
規格
電阻的關係。
2. 了解串並聯電路的特性，並能正確
量測電壓及電流。
則。
1
W
2
1
電阻器
1kΩ±5%，
2
電阻器
1.5kΩ±5%，
3
電阻器
2kΩ±5%，
1
W
2
1
4
電阻器
3kΩ±5%，
1
W
2
1
3. 熟悉克希荷夫定律之原理及應用。
4. 熟 悉 電 壓 分 配 定 則 及 電 流 分 配 定
數量
1
W
2
備註
2
1
5 精密可變電阻器
1kΩ，15 轉
1
6
1kΩ，B 型
1
可變電阻器
技能活動
材料表
實習目的
實習步驟
工作項目一
歐姆定律實驗（一）fi 電壓不變，負載電阻愈大，電
流愈小
1. 先將電源供應器電壓調至零，精密可變電阻調至 200Ω ，電流表使用三
用電表 DCmA250 檔，連接電路如圖 3-1.8 所示。
2. 將電源供應器電壓調至 10V ，讀取電流表並記錄於表 3-1.1 。
表 3-1.1
電阻 (Ω)
圖 3-1.8
200
400
600
800
1000
電流 (mA)
3. 將 電 源 供 應 器 電 壓 調 至 0V ， 可 變 電 阻 器 調 至
400Ω ， 三 用 電 表 調 至 DCmA25 檔， 最 後 調 整
電源供應器至 10V ，讀取電流表的指示並記錄
於表 3-1.1 。
4. 如步驟 3. ，逐次改變可變電阻器，將數據記錄
於表 3-1.1 。
5. 將表 3-1.1 之數據繪製 I -R 曲線於圖 3-1.9 。
圖 3-1.9 I -R 曲線
73
03 基本電學實習【Ch3】.indd 73
30/7/2019 上午 09:01:48
基本電學實習
6. 由圖 3-1.9 得到結論：當電壓不變時，負載電阻愈大，所產生之電流
。
工作評量
1. 能否正確使用可變電阻並完成電路連接？
（ 30% ）
技能活動
2. 是否完成表 3-1.1 之數據測量？
（ 30% ）
3. 是否完成圖 3-1.9 之 I -R 曲線？
（ 40% ）
總評：
工作項目二
歐姆定律實驗（二）fi 電阻不變，流過電流愈大，兩
端電壓就愈大
1. 按圖 3-1.10 接線，電流表使用三用電表 DCmA 檔，電壓表使用
數位萬用電表，並調整電源供應器，使電流表指示 0 安培，讀
取電壓表指示值並記錄於表 3-1.2 。
圖 3-1.10
表 3-1.2
電流 (mA)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
電壓 (V)
2. 調整電源供應器（ E ）並逐漸加大，使電流表
指示 1mA 、 2mA 、 3mA …，並將電壓表指示
值逐次記錄於表 3-1.2 。
3. 將表 3-1.2 之數據繪製 V -I 曲線於圖 3-1.11 。
4. 由 圖 3-1.11 得 到 結 論： 當 電 阻 不 變 時， 流
過 電 阻 器 的 電 流 愈 大， 其 兩 端 之 端 電 壓 就
。
圖 3-1.11 V -I 曲線
5. 由圖 3-1.11 的另一發現，V -I 曲線之斜率（m
∆V
＝
）即為電阻，m ＝ R ＝ 2kΩ 。
∆I
工作評量
1. 能否正確完成電路連接？
2. 是否完成表 3-1.2 之數據測量？
3. 是否完成圖 3-1.11 之 V -I 曲線？
（ 30% ）
（ 30% ）
（ 40% ）
總評：
74
03 基本電學實習【Ch3】.indd 74
30/7/2019 上午 09:01:49
Chapter
3 直流電路
工作項目三 串聯電路的量測
1. 如圖 3-1.12(a) 所示，計算總電阻 R T （標示值）＝
Ω。
技能活動
Ω ，如圖 3-1.12(b)
2. 使用三用電表歐姆表歐姆檔，量測總電阻 R T （量測值）＝
所示。
3. 比較步驟 1. 2. 所得結果是否相同？
；誤差百分比為何？
(b) 實體圖
(a) 電路圖
圖 3-1.12
注意
。
串聯電阻量測
如果誤差太大，請檢查三用電表歐姆檔是否歸零。
4. 如圖 3-1.13(a) 所示，計算 I 、V 1、V 2 和 V 3：
RT ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ R 3 ＝
I＝
E
＝
RT
＝
＝
kΩ
(mA)
V 1 ＝ I ×R 1 ＝
＝
V
V 2 ＝ I ×R 2 ＝
＝
V
V 3 ＝ I ×R 3 ＝
＝
V
V 1、V 2 和 V 3 之總和等於 E ？
，為什麼？
。
V 1、V 2 和 V 3 也可利用電壓分配定則求得：
V 1 ＝ I ×R 1 ＝ E
R1
＝
RT
V
V 3 ＝ I ×R 3 ＝ E
R3
＝
RT
V
V 2 ＝ I ×R 2 ＝ E
R2
＝
RT
V
75
03 基本電學實習【Ch3】.indd 75
30/7/2019 上午 09:01:50
基本電學實習
5. 調整電源供應器之電壓為 18V ，接線如圖 3-1.13(b) ，使用三用電表 DCmA 檔，量測 I ＝
mA 。
6. 再 將 電 流 表 移 至 每 個 電 阻 間， 量 測 I R
技能活動
IR
3
～ PS
＝
1
～R2
＝
mA ，I R
2
～R3
＝
mA ，
mA 。
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 3-1.13
串聯電路電流及電壓的量測
狀況
1. 電流表移動後，電流表不會動，最可能原因是 fi 原來串接電流表的地方，忘記短路。
2. 電流表快速偏轉後再回到零 fi 電流表應與負載串聯，接成並聯，將導致電流表保險絲燒毀。
注意
電流表移動時，原來串接電流表的地方，記得要將它短路，新待測電流處須先斷路，
再將電流表串接起來。
7. 比較步驟 5. 6. 所測之電流是否相同？
；為什麼？
。
8. 比較步驟 4. 計算所得之電流與步驟 5. 電流 I 量測值是否相同？
比？
。
9. 利用三用電表 DCV 檔，測量 V 1 ＝
，V 2 ＝
10. 比較步驟 4. 與步驟 9. 之電壓是否相同？
V 2 誤差百分比？
；誤差百分
，V 3 誤差百分比？
，V 3 ＝
；V 1 誤差百分比？
。
，
。
76
03 基本電學實習【Ch3】.indd 76
30/7/2019 上午 09:01:52
Chapter
3 直流電路
工作評量
1. 能否正確完成串聯電路連接？
（ 30% ）
2. 能否正確量測串聯電路之電流值及各元件之電壓值？
（ 30% ）
4. 能否正確應用電壓分配定則？
技能活動
3. 能否正確敘述克希荷夫電壓定律（ KVL ）？
（ 20% ）
（ 20% ）
總評：
工作項目四 並聯電路的量測
1. 如圖 3-1.14 所示，計算總電阻 R T （標示值）＝
Ω。
＝
R 1×R 2
R 1 ＋R 2
2. 使用三用電表歐姆表歐姆檔，量測總電阻 R T （量測值）
Ω。
＝
3. 比較步驟 1. 2. 所得結果是否相同？
誤差百分比為何？
圖 3-1.14
並聯電阻量測
；
。
4. 如圖 3-1.15 所示，計算 I T 、I 1 和 I 2：
IT ＝
E
＝
RT
I1 ＝
VR
E
＝
＝
R1
R1
I2 ＝
1
圖 3-1.15
並聯電路
VR
E
＝
＝
R2
R2
2
I 1 與 I 2 之總和等於 I T ？
；
為什麼？
。
I 1、I 2 也可利用電流分配定則求得：
I 1 ＝ IT×
R2
＝
R 1 ＋R 2
I 2 ＝ IT×
R1
＝
R 1 ＋R 2
5. 調整電源供應器之電壓為 18V ，使用三用電表 DCV 檔，分別測量電源 E 、R 1 及 R 2 兩端
之電壓，三者是否相等？
為什麼？
；
。
77
03 基本電學實習【Ch3】.indd 77
30/7/2019 上午 09:01:53
基本電學實習
6. 如圖 3-1.16 所示，使用 DCmA 檔，測量 I T ＝
否相同？
mA ，與步驟 4. 之 I T 計算值是
；誤差百分比為何？
。
技能活動
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 3-1.16
測量 I T
7. 將電流表移至與 R 1 串聯處，如圖 3-1.17 所示，
量測 I1 ＝
mA ， 與 步 驟 4. 之 I 1 計
算 值 是 否 相 同？
何？
；誤差百分比為
注意
電流表移動時，原來串接電流表
的地方，記得將它短路，新待測電流
處須先斷路，再將電流表串接起來。
。
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 3-1.17
測量 I 1
78
03 基本電學實習【Ch3】.indd 78
30/7/2019 上午 09:01:56
Chapter
8. 再將電流表移至與 R 2 串聯處，量測 I 2 ＝
之 I 2 計算值是否相同？
3 直流電路
mA ，如圖 3-1.18 所示，與步驟 4.
；誤差百分比為何？
。
技能活動
I1
I1
E＋
18V－
R1
1k Ω
I2
A
R2
1.5k Ω
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 3-1.18
測量 I 2
工作評量
1. 能否正確完成並聯電路連接？
（ 30% ）
2. 能否正確量測並聯電路之電壓值及各元件之電流值？
3. 能否正確敘述克希荷夫電流定律（ KCL ）？
4. 能否正確應用電流分配定則？
（ 30% ）
（ 20% ）
（ 20% ）
總評：
工作項目五 串並聯電路的量測
1. 如圖 3-1.19 所示，利用歐姆定律、串聯及並聯基本特性，
計算：
RT ＝
Ω ，I T ＝
mA ，
VAB ＝
V ，V BC ＝
V，
V CD ＝
V ，I R ＝
mA ，
2
圖 3-1.19
串並聯電路
79
03 基本電學實習【Ch3】.indd 79
30/7/2019 上午 09:01:59
基本電學實習
IR ＝
mA ，I R ＝
3
mA 。
4
VAB ＋ V BC ＋ V CD ＝
Ｖ，
是否等於電源電壓？
。
技能活動
IR ＋IR ＋IR ＝
2
3
mA ，是否等於 I T ？
4
。
2. 如圖 3-1.19 所示，插接在麵包板（電源不要接），使用三用電表之歐姆檔，量測總電阻
RT ＝
Ω。
狀況
1. 若電阻值 R T 無限大 fi 可能原因：
(1) 三用電表保險絲燒毀或測試棒斷線，使三用電表不能歸零。
(2) 電阻器在麵包板上連接錯誤，必須檢查麵包板。
2. 若電阻值 R T 誤差超過 10% fi 可能原因： (1) 三用電表忘了歸零、 (2) 電阻拿錯、 (3) 電阻器
在麵包板上接錯。
3. 比較步驟 1. 2. R T 是否相同？
；誤差百分比為何？
4. 將電源 21V 接上，測量 I T ＝
。
5. 比較步驟 1. 4. I T 是否相同？
6. 測量 VAB ＝
IR ＝
2
。
；誤差百分比為何？
V ，V BC ＝
mA ，I R ＝
V ，V CD ＝
mA ，I R ＝
3
。
V，
mA
4
7. 比較步驟 1. 及步驟 6. ：
VAB 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
V BC 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
V CD 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
I R 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
I R 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
I R 值是否相同？
；誤差百分比是否在合理範圍？
。
2
3
4
工作評量
1. 能否正確完成串並聯電路連接？
（ 40% ）
2. 能否正確量測串並聯電路各元件之電流值？
（ 30% ）
3. 能否正確量測串並聯電路各元件之電壓值？
（ 30% ）
總評：
80
03 基本電學實習【Ch3】.indd 80
30/7/2019 上午 09:01:59
Chapter
3 直流電路
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，當其中一個電阻斷路，使得總電流 I T
變成 5A ，試問哪一個電阻斷路？
技能活動
2. 如圖 (2) 所示，I 1 ＝
A，
I2 ＝
A ，I 3 ＝
I4 ＝
A。
3. 如圖 (3) 所示，Vab ＝
A，
圖 (1)
。
圖 (2)
4. 如圖 (4) 所示，VA ＝
圖 (3)
V ，V B ＝
5. 如圖 (5) 所示，I ＝
V。
A。
圖 (4)
圖 (5)
81
03 基本電學實習【Ch3】.indd 81
30/7/2019 上午 09:01:59
基本電學實習
實習二 惠斯登電橋與重疊定理實習
相關知識學習
一 惠斯登電橋（ Wheatstone bridge ）
惠斯登電橋是利用電位相等的兩點不會產生電流的原理，來測量未知電阻或簡化電
路，甚至可以找出通訊電路的故障點。
如圖 3-2.1 所示，若開關 S 閉合時，檢流計 G 指
示為零，此時稱為電橋平衡。換句話說，電橋平衡時，
b 、c 兩點電位相等，即 V bd ＝ V cd 。
I 1×R x ＝ I 2×R S …… 1
I 1×R A ＝ I 2×R B …… 2
1
fi
2
圖 3-2.1
惠斯登電橋原理
Rx
R
＝ S
RA
RB
∴ Rx ＝
RA
R
×R S ； A ：比例臂 R S ：平衡臂
RB
RB
例題 3-3
如圖 3-2.1 所示之惠斯登電橋，若 R A ＝ 10Ω，R B ＝ 10kΩ，若將 R S 調至 1200Ω 時，檢流計
G 指示為零，即電橋呈現平衡狀態，則此時待測電阻 R x 為多少歐姆？
RA
×R S
RB
10
＝
×1200 ＝ 1.2Ω
10k
解 Rx ＝
圖 3-2.2 YEW2755
表 3-2.1 惠斯登電橋規格（ YEW2755 型）
型轉盤式惠斯登電橋的
編號
名稱
功能說明
外觀及其電路圖，其規
1
測量範圍
1.000Ω ～ 10.00MΩ
格如表 3-2.1 所示。
2
測試盤
1000Ω ×10 ＋ 100Ω ×10 ＋ 10Ω ×10 ＋ 1Ω ×10
3
倍率盤
×0.001，×0.01，×0.1，×1，×10，×1000
4
精確度
±0.6% 以上
5
檢流計靈敏度 0.9μA/DIV，內阻約 150Ω
82
03 基本電學實習【Ch3】.indd 82
30/7/2019 上午 09:02:00
Chapter
3 直流電路
表 3-2.2 YEW2755 型轉盤式惠斯登電橋名稱與功能
編號
名稱
功能說明
1
待測電阻接線端
將待測電阻接在 X 1 及 X 2 兩端。
2
檢流計按鈕
按下此按鈕方可使檢流計接通。
3
電池按鈕
按下此按鈕，電池才可以接到惠斯登電橋電路，此按鈕按的時間愈短
愈好，以免因電阻產生電流熱效應，造成不必要的誤差。
4
外接檢流計接線端
若選擇內部檢流計 (5.)，則將短路鐵片置於上兩點；若選擇外部檢流
計（測量 10kΩ 以上），可將下兩點短路，將高靈敏度之檢流計接於
上兩點。
5
檢流計
指示電橋平衡與否。
6
倍率盤
7
電池選擇開關接線端 選擇內部電池或外接直流電源。
8
外接電源接線端
電源正端接＋ B，電源負端接－ B，外接電源電壓最高 100V 為限。
9
量度盤
此即 R S ，可提供 1000Ω ～ 9999Ω。
可提供 0.001、0.01、0.1、1、10、100 及 1000 等 7 種倍率選擇，
此倍率就是
RA
之比值。
RB
(a) 外觀
圖 3-2.2
YEW2755 型轉盤式惠斯登電橋
83
03 基本電學實習【Ch3】.indd 83
30/7/2019 上午 09:02:00
基本電學實習
倍率
0.001
RX
X1
待測電阻
GA
動動腦
0.01
惠斯登電橋中，
R 、 MV 、 G 的
功 能 為 何？ 看
看圖 3-2.2(b)，
想 一 想， 如 果
還 不 會， 看 圖
3-2.3 就懂了。
X2
0.1 GALV.
檢流計
1
10
×1
量度盤
100
×10
×100
1000
×1000
－
INT.
BA
BA
R
＋
MV
4.5V
EXT.
BA
－B＋B
G
(b) 電路圖
圖 3-2.2
YEW2755 型轉盤式惠斯登電橋（續）
惠斯登電橋除可測量中低電阻外，尚可利用其原理應用在通訊電路的故障點搜尋，
如圖 3-2.3 所示，把線路的一端短路，另一端分別接於電橋的待測電阻接線端 X 1、X 2，
利用下列公式求得 R X ：
2
兩條線串聯的總電阻值
X 2 端至故障點的電阻值
RX ＝
2
公式 3-2
R 2L －（倍率）×R S
1 ＋ 倍率
知道 R X 後，除以其導線每單位長度的電阻，則可知道故障點的位置。
2
84
03 基本電學實習【Ch3】.indd 84
30/7/2019 上午 09:02:00
Chapter
X1
倍率
3 直流電路
line
2L
0.001
GA
0.01
0.1 GALV.
1
10
100
1000
×1000 ×100 ×10
－
×1 X2
＋
R
圖 3-2.3
故障點
MV
INT.
BA
BA
RX2
EXT.
BA
－B＋B
G
惠斯登電橋的應用
例題 3-4
甲乙兩地相距 10 公里，有一通訊電路其中一條線故障，欲使用惠斯登電橋來找其故障點；技
術員將乙側兩條線短路，把甲側兩條線分別接在電橋的待側電阻接線端 X 1、X 2，此時電橋選
擇開關置於 MV，G 完成接地，調整電橋使其平衡，電橋平衡時倍率盤在 0.01 的位置，R S 為
5430Ω，求故障點離甲地多少公尺？（設此通訊線路之導線每公里 3Ω）
解 RX ＝
2
R 2L － ( 倍率 )×R S
10×2×3 － 0.01×5430
＝
＝ 5.6943
１＋ 倍率
1 ＋ 0.001
故障點距離甲地 X ＝
5.6943
＝ 1.8981 公里＝ 1898.1 公尺
3
二 重疊定理（ superposition theorem ）
在多電源線性電路中，任一支路元件的電流或電壓，等於個別電源單獨作用時所產
生的電流或電壓之代數和，稱為重疊定理。其優點在於可以使多電源電路變成數個單電
源電路之組合，免去解繁雜的聯立方程式。
85
03 基本電學實習【Ch3】.indd 85
30/7/2019 上午 09:02:00
基本電學實習
重疊定理解題步驟：
1. 保留一個電源，移除其他電源（移除後，將電壓源短路，電流源斷路），求出待求元件
的電流或電壓。
2. 更換另一電源，重複步驟 1. 。
3. 各電源單獨作用的效應均求出後，再求其代數和。
例題 3-5
如圖所示，為一雙電源電路，求 I 1 及 VAB 為何？
解 (1) 求 15V 電壓源對電路的影響：將 12mA 之電流源忽略（電流源斷路），如圖解 (a) 所示，
求出 I 1' ＝ 5mA，I 2' ＝ 5mA。
(2) 再求 12mA 電流源對電路的影響：將 15V 之電壓源忽略（電壓源短路），如圖解 (b) 所示，
求出 I 1" ＝ 4mA，I 2" ＝ 8mA。
(3) 將圖 (a) 和圖 (b) 重疊起來，如圖 (c) 所示。
I 1 ＝ I 1' － I 1" (I 1' 與 I 1" 方向相反 ) ＝ 5mA － 4mA ＝ 1mA
I 2 ＝ I 2' ＋ I 2" ＝ 5mA ＋ 8mA ＝ 13mA
VAB ＝ I 2×1k ＝ 13mA×1k ＝ 13V
(4) 驗算：節點 A 是否滿足克希荷夫電流定律，I 1 ＋ 12mA ＝ I 2。
任一迴路是否滿足克希荷夫電壓定律，15 － 1m×2k － 13m×1k ＝ 0。
I1′′=4mA
330 Ω
2k Ω
I2′′=8mA
1k Ω
(a)
12 mA
(b)
(c)
86
03 基本電學實習【Ch3】.indd 86
30/7/2019 上午 09:02:01
Chapter
3 直流電路
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 熟悉惠斯登電橋的原理。
2. 熟悉惠斯登電橋的使用方法。
3. 熟悉重疊定理的原理。
4. 熟悉重疊定理在電路分析上的應用。
材料表
材料
品名
規格
數量 備註
品名
規格
數量 備註
1
電阻器
0.5Ω±5%，
1
W
2
1
7
電阻器
1.5kΩ±5%，
2
電阻器
1.5Ω±5%，
1
W
2
1
8
電阻器
2kΩ±5%，
1
W
2
1
3
電阻器
3Ω±5%，
1
W
2
1
9
電阻器
3kΩ±5%，
1
W
2
1
4
電阻器
20Ω±5%，
1
W
2
1
10
電阻器
56kΩ±5%，
1
W
2
1
5
電阻器
100Ω±5%，
1
W
2
2
11
電阻器
470kΩ±5%，
1
W
2
1
6
電阻器
1kΩ±5%，
1
12
精密可變
電阻器
1
W
2
1
W
2
5kΩ，15 轉
1
1
實習步驟
工作項目一 了解惠斯登電橋的特性
1. 如圖 3-2.4 所示，檢流計接於 b 、c 之間（檢流計亦可由三用電表 DCmA 檔來替代，紅黑
測試棒需互換，檢查指針是否反轉）。
2. 取一段長 30cm 的單心線當作 R X 。
3. 調整 R S ，直到檢流計指示為零。
動動腦
圖 3-2.4 中的 R P 功能為何﹖
4. 將保護電阻 R P 取下，原位置需短路。
5. 再調整 R S ，直到檢流計不偏轉，此時電橋已平衡。
87
03 基本電學實習【Ch3】.indd 87
30/7/2019 上午 09:02:01
基本電學實習
Ω。
6. 取下 R S ，並量測其電阻 R S ＝
RA
×R S ＝
RB
7. 計算 R X ＝
Ω。
技能活動
8. 取一 1.5Ω 的電阻當 R X ，重複步驟 3. ～ 7. 。
9. 這兩個電阻（ 30cm 導線及 1.5Ω ）可以直接使
用三用電表之歐姆檔，做正確量測嗎？
。
注意
三用電表 DCmA 檔充當檢流計，
應先用高電流檔位逐漸調至低電流檔
(a) 電路圖
位，以保護三用電表。
(b) 實體圖
圖 3-2.4
模擬惠斯登電橋
工作評量
1. 能正確量測 30cm ， 0.6mm φ 單芯線電阻？
2. 能正確量測 1.5Ω 單芯線電阻？
（ 60% ）
（ 40% ）
總評：
88
03 基本電學實習【Ch3】.indd 88
30/7/2019 上午 09:02:03
Chapter
3 直流電路
工作項目二 使用惠斯登電橋量測未知電阻
1. 如圖 3-2.5 所示，選擇表 3-2.3 之 R 1（電阻值未知）作為待測電阻 R X ，將其接在待測電
阻接線端。
技能活動
2. 調整量度盤使其為 1kΩ ，即 R S ＝ 1kΩ 。
3. 先將倍率盤置於 1 ，按下電池按鈕 BA 與檢流計
按鈕 GA ，觀察檢流計偏轉方向：
檢流計偏向「＋」側 fi 增加倍率
檢流計偏向「－」側 fi 減少倍率
將倍率盤置於偏向「＋」側中最大倍率的位置；
例 如： 0.001 、 0.01 、 0.1 偏 向「＋」 側， 1 、 10 、
100 、 1000 偏向「－」側，倍率盤則選擇 0.1 。
圖 3-2.5
表 3-2.3
編號
R X 標示值
倍率盤 R A /R B
量度盤 R S
R X 測量值
誤差百分比
R1
R2
R3
R4
R5
4. 按下電池按鈕 BA 與檢流計按鈕 GA ，觀察檢流計的偏轉方向，若偏向「＋」側就增加
R S ，若偏向「－」則減少 R S ，直到電橋平衡為止。
狀況
1. 量 度 盤 若 調 到 9999 Ω ， 檢 流 計 還 是 偏 向「＋」 側， 此 時 應 該 增 加 倍 率 後 再 把 量 度 盤 調 回
1000 Ω ，重新調整。
2. 量度盤若調到 1000 Ω ，檢流計還是偏向「－」側，此時應該減少倍率後重新調整。
注意
先按下 BA 不放，再按 GA ，見檢流計偏轉，立刻放掉 GA ，再放掉 BA ，動作愈快
愈好，因為電流流過電阻會產生熱效應，使電阻值產生變化而造成誤差。
89
03 基本電學實習【Ch3】.indd 89
30/7/2019 上午 09:02:04
基本電學實習
5. 電橋平衡後，讀取量度盤的 R S 值乘以倍率即為 R X 的量測值，
並填入表 3-2.3 。
6. 依上述方法，分別將 R 2、R 3、R 4、R 5 量測完成並填入表 3-2.3 。
技能活動
7. 初學者可以參考表 3-2.4 選擇適當的倍率。
工作評量
1. 熟悉惠斯登電橋操作？
（ 40% ）
2. 正確完成表 3-2.3 五個未知電阻量測？
（ 60% ）
總評：
表 3-2.4
RX
倍率
10Ω 以下
0.001
10Ω ～ 100Ω
0.01
100Ω ～ 1kΩ
0.1
1kΩ ～ 10kΩ
1
10kΩ ～ 100kΩ
10
100kΩ ～ 1MΩ
100
1MΩ 以上
1000
工作項目三 重疊定理實驗
1. 如圖 3-2.6 所示，使用重疊定理計算各支路的電流：
圖 3-2.6
(1) 先看 11V 的電壓源，忽略 E 2 之電壓源（即 22V 電壓
源短路），求出各支路的電流，如圖 3-2.7 所示。
I R ' ＝ 5mA （向右）
1
I R ' ＝ 3mA （向下）
2
I R ' ＝ 2mA （向右）
圖 3-2.7
3
(2) 再看 22V 的電壓源，忽略 E 1 之電壓源（即 11V 電壓
源短路），求出各支路的電流，如圖 3-2.8 所示。
I R ' ＝ 4mA （向左）
1
I R ' ＝ 2mA （向下）
2
I R ' ＝ 6mA （向左）
3
(3) 將圖 3-2.7 及圖 3-2.8 重疊起來，即得圖 3-2.9 。
I R ＝ I R ' ＋ ( － I R ") ＝
1
1
1
IR ＝IR ' ＋IR " ＝
2
2
mA （向
2
I R ＝ ( － I R ') ＋ I R " ＝
3
3
mA （向
3
mA （向
圖 3-2.8
）
）
）
圖 3-2.9
90
03 基本電學實習【Ch3】.indd 90
30/7/2019 上午 09:02:05
Chapter
3 直流電路
2. 如圖 3-2.10 所示，使用三用電表 DCmA 檔，分別量測 I 1、I 2 及 I 3。
mA ，其電流方向由
流向
。
I2 ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
I3 ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
圖 3-2.10
技能活動
I1 ＝
圖 3-2.11
3. 如圖 3-2.11 所示，分別量測 I 4、I 5 及 I 6。
I4 ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
I5 ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
I6 ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
4. 如圖 3-2.12 所示，分別量測 I R 、I R 及 I R 。
1
2
IR ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
IR ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
IR ＝
mA ，其電流方向由
流向
。
1
2
3
3
圖 3-2.12
5. 比較步驟 1. (3) 與步驟 4. ，其誤差百分比為何？
εI R % ＝
1
；εI R % ＝
2
；εI R % ＝
3
。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
2. 正確完成步驟 2. 3. 4. ？
3. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 40% ）
（ 30% ）
總評：
91
03 基本電學實習【Ch3】.indd 91
30/7/2019 上午 09:02:05
基本電學實習
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，R ab 為何？
技能活動
2. 如圖 (2) 所示，R ab 為何？
圖 (1)
圖 (2)
3. 如圖 (3) 所示，試求 I 為多少安培？
4. 如圖 (4) 所示，流經 2kΩ 之電流 I 為多少安培？
圖 (3)
圖 (4)
5. 如圖 (5) 所示，試求 I 為多少安培？
6. 如圖 (6) 所示，使用伏特計量測 A 、B 兩點，伏特計會指示多少Ｖ？
圖 (5)
圖 (6)
92
03 基本電學實習【Ch3】.indd 92
30/7/2019 上午 09:02:07
Chapter
3 直流電路
實習三 戴維寧與諾頓定理實習
相關知識學習
一 戴維寧定理（ Thevenin's theorem ）
無論電路有多麼複雜，有多少個電源，如果只要求某一支路的電流，可以利用戴維
寧定理來求得。如圖 3-3.1(a) 所示，是一個複雜的線性網路，若欲求負載 R L 之電流，
線性網路利用戴維寧定理的技巧，可將其簡化為由一個等效電壓 E Th 和一個等效電阻
R Th 串聯的等效電路來取代，如圖 3-3.1(b) 所示。因此複雜的電路就可以簡化成一個簡
單的串聯電路，欲求負載 R L 之電流、端電壓甚至消耗功率都會變得很簡單，此即戴維
寧定理。E Th 稱為戴維寧等效電壓，R Th 稱為戴維寧等效電阻。
(a)
(b)
圖 3-3.1
(c)
戴維寧定理
戴維寧定理的關鍵在於求得 E Th 與 R Th，方法如下：
1. 求 R Th：將待求負載 R L 移開如圖 3-3.1(c) 所示，R Th 就是 a 、b 兩點開路時的等效電阻，
即 R Th ＝ R ab 。求 R Th 時要將線性網路中的電源視為零（即電壓源短路，電流源斷路）。
2. 求 E Th：如圖 3-3.1(c) 所示，a 、b 開路時的電位差，即 E Th ＝ E ab。
例題 3-6
如圖所示，使用戴維寧定理求 I L 為多少安培？ R L 之端電壓 Vab 為何？ R L 消耗功率 P R 為何？
L
解 (1) 將負載 R L 移開，如圖 (a) 所示。
(2) 如圖 (b) 所示，將電壓源短路，電流源斷路：
R Th ＝ 1 ＋ 4 ＝ 5(Ω)
(3) 如圖 (c) 所示，4Ω 電阻沒有電流通過，所以 Va ＝ V c ，
利用重疊定理
E TH ＝ 51 ＋ 15 ＝ 20(V)
(4) 求得 R Th 和 E Th 後，即可將圖化簡成圖 (d)，輕易求得
03 基本電學實習【Ch3】.indd 93
I 、V 和 P ：
93
圖 (a)
30/7/2019 上午 09:02:07
如圖所示，使用戴維寧定理求 I L 為多少安培？ R L 之端電壓 Vab 為何？ R L 消耗功率 P R 為何？
L
基本電學實習
解 (1) 將負載 R L 移開，如圖 (a) 所示。
(2) 如圖 (b) 所示，將電壓源短路，電流源斷路：
R Th ＝ 1 ＋ 4 ＝ 5(Ω)
(3) 如圖 (c) 所示，4Ω 電阻沒有電流通過，所以 Va ＝ V c ，
利用重疊定理
E Th ＝ 5×1 ＋ 15 ＝ 20(V)
(4) 求得 R Th 和 E Th 後，即可將圖化簡成圖 (d)，輕易求得
I L 、Vab 和 P R ：
圖 (a)
L
E Th
20
＝
＝ 2(A)
IL ＝
＋
R Th R L
5＋5
Vab ＝ I L ×R L ＝ 2×5 ＝ 10(V)
P R ＝ I L2 ×R L ＝ 22×5 ＝ 20(W)
L
圖 (b)
圖 (c)
圖 (d)
二 諾頓定理（ Norton's theorem ）
無論電路有多麼複雜，有多少個電源，如果只要求某一支路的電流，可以利用諾頓
定理求得。如圖 3-3.2(a) 所示，一個複雜的線性網路，可以用一個等效電流源 I N 及一個
等效電阻 R N 並聯來替代，如圖 3-3.2(b) 所示，因此複雜的電路就可以簡化成一個簡單
的並聯電路，欲求負載 R L 之電流、端電
壓 甚 至 消 耗 功 率 都 會 變 得 很 簡 單， 此 即
諾頓定理。I N 稱為諾頓等效電流，R N 稱
為諾頓等效電阻。
和 戴 維 寧 定 理 一 樣， 關 鍵 在 於 求 得
(a)
(b)
R N 和 I N，方法如下：
1. 求 R N：將 R L 移開，如圖 3-3.2(c) 所示，
R N 就是 a 、b 兩點開路時的等效電阻，
即 R N ＝ R ab ＝ R Th。 換 言 之， 諾 頓 等
效 電 阻 R N 與 戴 維 寧 等 效 電 阻 R Th 之
求法完全一樣，數值也完全相同。當
(c)
(d)
圖 3-3.2
諾頓定理圖解
94
03 基本電學實習【Ch3】.indd 94
30/7/2019 上午 09:02:08
Chapter
3 直流電路
然求 R N 時一樣要將線性網路中的電源視為零（即電壓源短路，電流源斷路）。
2. 求 I N：如圖 3-3.2(d) 所示，將 a 、b 兩點短路，a 流向 b 之電流，稱為 I N，也就是諾
頓等效電流。
例題 3-7
例題 3-6 電路圖，使用諾頓定理求 I L 為多少安培？ R L 之端電壓 Vab 為何？ R L 消耗功率 P R 為何？
L
解 (1) 將負載 R L 移開，如圖 (a) 所示。
(2) 如圖 (b) 所示，將電壓源短路，電流源斷路：
R N ＝ R ab ＝ R Th ＝ 1 ＋ 4 ＝ 5(Ω)
(3) 如 圖 (c) 所 示， 將 a 、b 兩 點 短 路，a 流 向 b 之 短 路 電 流 即 為 I N， 利 用 重 疊 定 理 求
得：
1
15
＋
＝ 4(A)
1＋4
1＋4
(4) 求得 R N 和 I N 後，即可將圖化簡成圖 (d)，輕易求得 I L 、Vab 和 P R
RN
5
＝ 4×
＝ 2(A)
I L ＝ I N×
R N ＋RL
5＋5
Vab ＝ I L ×R L ＝ 2×5 ＝ 10(V)
P R ＝ I L2 ×R L ＝ 22×5 ＝ 20(W)
I N ＝ 5×
L
L
圖 (a)
圖 (c)
圖 (b)
圖 (d)
95
03 基本電學實習【Ch3】.indd 95
30/7/2019 上午 09:02:08
基本電學實習
三 戴維寧定理和諾頓定理之互換
觀察例題 3-6 與例題 3-7 ，發現戴維寧等
效電路和諾頓等效電路不同的地方為：戴維寧
等效電路是電壓源串聯電阻模型，諾頓等效電
路是電流源並聯電阻模型，如果某題使用戴維
寧等效電路不易求得，可以使用諾頓定理求得
諾頓等效電路，再利用電流源轉換電壓源的方
法，將諾頓等效電路轉換成戴維寧等效電路，
圖 3-3.3
戴維寧等效電路與諾頓等效
電路的互換
反之亦然，如圖 3-3.3 所示。
例題 3-8
如圖 (a) 所示，求 R L 兩端之戴維寧等效電路？
圖 (a) 電路圖
圖 (b) 求 R N
圖 (c) 求 I N
圖 (d) 諾頓等效電路轉換為戴維寧等效電路
解 本題若直接使用戴維寧定理，計算會比較複雜，若先求諾頓等效電路再轉換成戴維寧等效
電路較為簡單。
3×6
＝ 2(Ω)，如圖 (b) 所示。
(1) 求 R N ＝
3＋6
15
＝ 3(A)（使用重疊定理），如圖 (c) 所示。
(2) 求 I N ＝ 8 －
3
(3) 將諾頓等效電路轉換成戴維寧等效電路，如圖 (d) 所示。
R Th ＝ R N ＝ 2(Ω)
E Th ＝ I N×R N ＝ 3×2 ＝ 6(V)
96
03 基本電學實習【Ch3】.indd 96
30/7/2019 上午 09:02:09
Chapter
3 直流電路
技‧能‧活‧動
材料表
1. 熟悉戴維寧定理之原理。
材料
2. 熟悉諾頓定理之原理。
3. 熟悉戴維寧定理與諾頓定理的使用時
機。
品名
規格
數量
1
W
2
1
電阻器
1kΩ±5%，
2
電阻器
1.5kΩ±5%，
3
電阻器
2kΩ±5%，
1
W
2
1
W
2
技能活動
實習目的
備註
2
1
1
實習步驟
工作項目一 戴維寧定理實驗
1. 求戴維寧電阻 R Th：如圖 3-3.4 所示，先將 R L 移除，
將 16V 之電壓源短路。
R Th ＝ (R 1 // R 2) ＋ R 3 ＝
(kΩ)
2. 求 E Th：ab 兩點開路時的電位差。
R2
)
R 1 ＋R 2
E Th ＝ E ab ＝ E cb ＝ 16(
＝
圖 3-3.4
電路
(V)
3. 計算 I L 、V R 及 P R ，如圖 3-3.5 所示。
L
IL ＝
L
E Th
＝
R Th ＋ R L
(mA)
V R ＝ I L ×R L ＝
(V)
P R ＝ I L2 ×R L ＝
(mW)
L
L
圖 3-3.5
戴維寧等效電路
4. 如圖 3-3.6 所示，將 16V 電壓源移除（即短路），使
用三用電表歐姆檔量測
R Th ＝ R ab ＝
(kΩ) ，是否與步驟 1. 相同？
。
注意
圖 3-3.6
使用歐姆表量測 R Th
使用三用電表量測 R Th 時，務必先移除電源，否則會損壞三用電表。
97
03 基本電學實習【Ch3】.indd 97
30/7/2019 上午 09:02:10
基本電學實習
5. 如圖 3-3.7 所示，將 16V 電壓源接上，使用三用
電表 DCV 檔量測 E Th ＝ E ab ＝
(V) ，
是否與步驟 2. 相同？
。
技能活動
6. 如圖 3-3.8 所示，量測負載電流 I L ＝
(mA) ，與步驟 3. 是否相同？
圖 3-3.7
。
7. 如圖 3-3.9 所示，量測負載電壓 V R ＝
(V) ，與步驟 3. 是否相同？
L
圖 3-3.8
使用直流電壓表量測 E Th
量測負載電流 I L
圖 3-3.9
量測負載電壓 V R
。
L
工作評量
1. 正確完成步驟 1. 2. 3. ？
（ 30% ）
2. 正確完成步驟 4. 5. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 6. 7. ？
（ 40% ）
總評：
工作項目二 諾頓定理實驗
1. 如圖 3-3.4 所示，求諾頓等效電阻，先將 R L 移除，將 16V 之電壓源短路：
R N ＝ (R 1 // R 2) ＋ R 3 ＝
(kΩ)
2. 求 I N： 如 圖 3-3.10 所 示， 先 將 ab 兩 點 短 路，a 流 向
b 的電流就是 I N。
IN ＝
16
R2
×
＝
R 1 ＋ (R 2 // R 3)
R 2 ＋R 3
(mA)
圖 3-3.10
3. 計算 I L 、V R 及 P R ，如圖 3-3.11 所示。
L
I L ＝ I N×
L
RN
＝
R N ＋RL
(mA)
V R ＝ I L ×R L ＝
(V)
P R ＝ I L2 ×R L ＝
(mW)
L
L
4. 檢查步驟 3. 與工作項目一之步驟 3. 是否相同？
。
圖 3-3.11
98
03 基本電學實習【Ch3】.indd 98
30/7/2019 上午 09:02:10
Chapter
3 直流電路
5. 如圖 3-3.12 所示，將 16V 電壓源短路，用三用電表歐
姆檔量測諾頓等效電阻 R N ＝ R ab ＝
是否與步驟 1. 相同？
(kΩ) ，
。
(mA) ，是否與步驟 2. 相同？
圖 3-3.12
。
技能活動
6. 如 圖 3-3.12 所 示， 將 16V 電 壓 源 接 上， 使 量 測 I N ＝
量測 I N
工作評量
1. 正確完成步驟 1. 2. 3. 4. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 6. ？
（ 30% ）
總評：
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，I L 等於多少？ R L 消耗功率為何？
2. 如圖 (2) 所示，試求 R L 兩端之間的戴維寧等效電壓 E Th
及戴維寧等效電阻 R Th 各為何？
圖 (1)
圖 (2)
3. 如圖 (3) 所示，I 之值為何？
4. 如圖 (4) 所示，試求 R L 兩端之間的諾頓等效電流 I N 及諾頓等效電阻 R N 各為何？
圖 (3)
圖 (4)
99
03 基本電學實習【Ch3】.indd 99
30/7/2019 上午 09:02:11
基本電學實習
實習四 最大功率轉移定理實習
相關知識學習
一般電源或電池均有內阻存在，如圖 3-4.1 所示，當接上負載 R L 時，電源所供給的
功率有一部分消耗在內阻 r 上面，無法全部轉移至負載 R L 上，當負載 R L 改變時，I L 也
會跟著改變，那麼負載 R L 在什麼條件下才能獲得最大功率轉移？ 3-4.1 之負載 R L 消耗
功率為：
P L ＝ I L2 ×R L ＝ (
＝
＝
E
) 2×R L
r ＋RL
E2
×R L
r 2 ＋ 2r ×R L ＋ R L 2
E2
r2
＋ 2r ＋ R L
RL
圖 3-4.1
最大功率轉移定理
E2
＝
(
r2
－ 2r ＋ R L ) ＋ 4r
RL
E2
＝
(
r
－ alR L ) 2 ＋ 4r
alR L
由上式發現，當 R L ＝ r 時，P L 為最大，也就是說，當負載電阻 R L 等於內阻 r 時，
負載電阻 R L 可以獲得最大功率輸出 P max：
E2
E2
＝
P max ＝
4r
4R L
負載能獲得最大功率，稱為負載與網路匹配，此種匹配的概念在電路設計上很重
要，例如音響的喇叭阻抗與輸出變壓器阻抗需匹配才能獲得最大的輸出。
當 R L ＝ r 時，負載自電源獲得的功率最大，此時內阻 r 也消耗相同的功率，因此電
路之傳輸效率 η 為：
η＝
Po
I 2 ×R L
R
× 100% ＝ 2 L
× 100% ＝ L × 100% ＝ 50%
＋
Pi
I L (r R L )
2R L
負載端電壓為：
VR ＝ E
L
RL
RL
E
＝E
＝
r ＋RL
2R L
2
100
03 基本電學實習【Ch3】.indd 100
30/7/2019 上午 09:02:11
Chapter
3 直流電路
即負載產生最大功率轉移時，電路傳輸效率只有 50% ，負載端電壓只有電動勢的一
半。
例題 3-9
如圖 (a) 所示，R L 等於多少歐姆時可以獲得最大功率？最大功率為何？
(a) 電路
解 利用戴維寧定理，將圖 (a) 化簡成圖 (b)。
6×3
＋ 0.5 ＝ 2.5(Ω)
R Th ＝
6＋3
3
＝ 5(V)
E Th ＝ 15×
6＋3
∴ 當 R L ＝ 2.5Ω 時，R L 可以獲得最大功率輸出
(b) 戴維寧等效電路
E2
52
＝ 2.5(W)
＝
P max ＝
4R L
4×2.5
101
03 基本電學實習【Ch3】.indd 101
30/7/2019 上午 09:02:12
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
材料表
1. 熟悉最大功率轉移的意義。
材料
2. 熟悉負載電阻與功率之關係。
品名
規格
數量
1
電阻器
10Ω±5%，
1
W
2
1
2
電阻器
1kΩ±5%，
1
W
2
1
3
可變電阻器
0 ～ 9999Ω
1
4
乾電池含電池盒
#3×1
1
備註
實習步驟
工作項目一 最大功率轉移實驗
1. 如圖 3-4.2 所示接線，並將內阻 r 設定為 1kΩ 。
2. 使用可變電阻器代替圖中的負載電阻 R L 。
3. 負載電阻依表 3-4.1 ，將 R L 設為 400Ω ，量測電流 I L ＝
I L2R L ＝
mA ，計算功率 P ＝
mW ，並填入表 3-4.1 。
4. 逐次將 R L 換為 600Ω 、 800Ω 、 1000Ω 、 1200Ω 、 1400Ω 、 1600Ω ，並逐一把電流 I L 量測
出來後再算出功率 P ，並填入表 3-4.1 。
表 3-4.1
電壓
V
內阻
r
負載電阻
RL
電流 (mA)
IL
功率 (mW)
P ＝ I L2 R L
400Ω
600Ω
800Ω
10V
1kΩ
1kΩ
1.2kΩ
1.4kΩ
圖 3-4.2
注意
1.6kΩ
R L 改變時須檢視電源供應器電壓是否保持 10V ，否則會造成誤差。
102
03 基本電學實習【Ch3】.indd 102
30/7/2019 上午 09:02:12
Chapter
3 直流電路
5. 將表 3-4.1 之數據，繪製在圖 3-4.3 上，即成為最大功率轉移特性曲線。
技能活動
圖 3-4.3
最大功率轉移特性曲線
6. 觀察圖 3-4.3 ，最大功率轉移時負載電阻 R L 是否等於內阻？
7. 最大功率轉移時，電路傳輸效率 η ＝
。
；量測負載端電壓 V R ＝
L
。
工作評量
1. 正確完成填寫表 3-4.1 ？
2. 正確完成步驟 5. 6. ？
3. 正確完成步驟 7. ？
（ 40% ）
（ 40% ）
（ 20% ）
總評：
工作項目二 乾電池內阻的量測
1. 如圖 3-4.4 所示，使用三用電表 DCV2.5 檔量測乾電池之電動勢 E ＝
2. 使用三用電表 DCV2.5 檔量測乾電池之端電壓 V L ＝
3. 計算電流 I ＝
VL
＝
RL
4. 計算內阻 r ＝
E －VL
＝
I
(mA) 。
(Ω) 。
V。
V ，如圖 3-4.5 所示。
注意
電 池 隨 使 用 時 間， 電 動 勢 將
逐漸降低，同時內阻將逐漸增加。
103
03 基本電學實習【Ch3】.indd 103
30/7/2019 上午 09:02:12
基本電學實習
技能活動
圖 3-4.4
量測電動勢
圖 3-4.5
量測端電壓
工作評量
1. 正確完成步驟 1. 2. ？
（ 60% ）
2. 正確完成步驟 3. 4. ？
（ 40% ）
總評：
問題討論
1. 何謂最大功率轉移？試說明其意義。
2. 如圖 (1) 所示，當 R L 為多少時，其功率為最大，其最大功率
為何？
3. 如圖 (2) 所示，當 R L ＝
P max ＝
(Ω) 時，會產生最大功率
圖 (1)
(W) 。
4. 對於單一電源之電路，其最大功率轉移時之效率為何？
5. 如圖 (3) 所示，直流電壓表接於 a 、b 兩點，開關 S 開路時，電壓表指示 1.6V ，當開關 S
閉合時，電壓表指示 1.25V ，試問電池內阻 r 為何？
圖 (2)
圖 (3)
104
03 基本電學實習【Ch3】.indd 104
30/7/2019 上午 09:02:13
學習目標回顧 3
重點掃描
實習一 電阻串並聯電路實習
1. 歐姆定律：流經某一電阻器的電流，與該電阻器兩端的電壓成正比，與該電阻器之大
小成反比，即：
I＝
E
R
2. 總電阻的計算：
串聯：RT ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ … ＋ R n ；串聯愈多，總電阻愈大。
並聯：
1
1
1
1
＝
＋
＋…＋
；並聯愈多，總電阻愈小。
RT
R1
R2
Rn
3. 串聯電路電流相同，並聯電路電壓相同。
4. 串聯電路之總電壓等於各電阻器的電壓總和：
E ＝ V1 ＋ V2 ＋ … ＋ Vn
5. 並聯電路之總電流等於各支路電流之總和：
IT ＝ I 1 ＋ I 2 ＋ … ＋ In
6. 克希荷夫電壓定律：在電路中任一封閉的迴路，其電壓升的總和（ΣE ）必等於電壓降
之總和（ ΣV ），即 ΣE ＝ ΣV 。
7. 克希荷夫電流定律：在電路中，流入某一節點的電流總和（ ΣI in），必等於流出該節點
的電流總和（ΣI out），即 ΣI in ＝ ΣI out。
實習二 惠斯登電橋與重疊定理實習
8. 惠斯登電橋平衡時，表示檢流計兩端電位相等，兩端短路或斷路皆不影響電路之特性，
除可以利用惠斯登電橋來求中低電阻，亦可用來化簡電路。
9. 電池按鈕 BA 按下時間愈短愈好。
10. 重疊定理：在多電源線性電路中，任一支路元件的電流或電壓，等於個別電源單獨作
用時所產生的電流或電壓之代數和。
11. 使用重疊定理分析電路時，被移除電源的處理原則：
105
03 基本電學實習【Ch3】.indd 105
30/7/2019 上午 09:02:13
3 學習目標回顧
(1) 電壓源移除時，將其兩端視為短路。
(2) 電流源移除時，將其兩端視為斷路。（口訣：電壓源短路，電流源斷路）
實習三 戴維寧與諾頓定理實習
12. 戴維寧定理：在任何複雜的線性網路中，任意兩端點看進去的電路，均可以簡化為一
個電壓源 E Th 與一個等效電阻 R Th 串聯而成的等效電路。
13. 諾頓定理：在任何複雜的線性網路中，任意兩端點看進去的電路，均可以簡化為一個
電流源 I N 與一個等效電阻 R N 並聯而成的等效電路。
14. 戴維寧等效電路與諾頓等效電路之轉換：
(1) 戴維寧等效電路轉換為諾頓等效電路：
R N ＝ R Th
IN ＝
E Th
R Th
(2) 諾頓等效電路轉換為戴維寧等效電路：
R Th ＝ R N
E Th ＝ I N×R N
實習四 最大功率轉移定理實習
15. 當負載電阻與電路內部電阻相等時（R L ＝ r ），負載可獲得最大功率轉移：
P max ＝
E2
4R L
16. 負載產生最大功率轉移時，電路傳輸效率只有 50% 。
106
03 基本電學實習【Ch3】.indd 106
30/7/2019 上午 09:02:13
課後習題 3
實習一 電阻串並聯電路實習
1. 如圖 (1) 所示，電流表的內阻 R A ＝ 5Ω ，測量電流時誤差百分比為何？
(A) － 4.8%
(B) 4.8%
(C) 5%
(D) 9.1% 。
圖 (1)
圖 (2)
2. 如圖 (2) 所示，電阻 R 由小逐漸增加，若橫座標表示電阻 R ，縱座標表示電流
I ，求其 I -R 曲線下列何者為真？
(A)
(B)
(C)
(D)
。
3. 負載電阻不變下，電壓電源愈大，其負載電流將：
(A) 愈小
(B) 愈大
(C) 先降後升
(D) 先升後降。
4. 有一白熾燈泡額定為 100V/100W ，下列敘述何者有誤？
(A) 常溫時電阻約 100Ω
(B) 工作電阻約 100Ω
(C) 工作電流 I ＝ 1A
(D) 工作電壓 V ＝ 100V 。
5. 將 600Ω 及 300Ω 兩個電阻串聯，其總電阻為多少歐姆？
(A) 200
(B) 300
(C) 600
(D) 900 。
6. 將兩個 1kΩ 的電阻並聯，其總電阻為多少歐姆？
(A) 1.5
(B) 500
(C) 1k
(D) 2k 。
107
03 基本電學實習【Ch3】.indd 107
30/7/2019 上午 09:02:14
3 課後習題
7. 如圖 (3) 所示，總電阻 R T 為多少歐姆？ (A)
7
26
圖 (3)
(B)
7
12
(C)
12
7
(D)
26
。
7
圖 (4)
8. 如圖 (4) 所示，V 2 為多少伏特？
(A) 5
(B) 10
(D) 20 。
(C) 15
9. 如 圖 (5) 所 示， 開 關 S 打 開（ Open ） 時 Vab ＝ 10V ， 開 關 S 閉 合（ Close ） 時
I ＝ 2A ，當 a 、c 短路時，I 為多少安培？
(A) 2
圖 (5)
(B) 3
(C) 4
(D) 5 。
圖 (6)
10. 如圖 (6) 所示，I 2 為多少安培？
11. 如圖 (7) 所示，V XY 為多少伏特？
(A) 1
(B) 2
(A) 34
(C) 3
(B) 26
圖 (7)
(D) 5 。
(C) － 26
(D) － 34 。
圖 (8)
12. 如圖 (8) 所示，R X 為多少歐姆？
(A) 8
(B) 6
(C) 4
(D) 2 。
13. 100V/100W 和 100V/60W 之燈泡兩個，將其串聯接於 200V 之電源時，會產
生怎樣的結果？
(A) 100V/100W 較亮
(B) 100V/60W 較亮
(C) 100V/100W 燒毀
(D) 100V/60W 燒毀。
14. 三只皆為 5Ω 的電阻，功率分別為 10W 、 20W 及 30W ，若將其串聯起來，能
承受最大功率為多少瓦特？
(A) 30
(B) 40
(C) 50
(D) 60 。
108
03 基本電學實習【Ch3】.indd 108
30/7/2019 上午 09:02:14
15. 如圖 (9) 所示，圖中電流表
表
課後習題 3
指示 62A ，電流
指示多少安培？
(A) 10
(B) 13
(C) 20
(D) 26 。
16. 有四個電阻分別為 R 1 ＝ 1kΩ ，R 2 ＝ 2kΩ ，
圖 (9)
R 3 ＝ 3kΩ ，R 4 ＝ 4kΩ ，將這四個電阻並聯後，
連接到 50mA 的電流源，則電阻 R 3 的功率消耗為多少？
(A) 342mW
(B) 292mW
(C) 242mW
(D) 192mW 。
17. 有一電阻器，其規格為 100Ω/100W ，則此電阻器最大允許流過的電流及兩端
可承受的最大電壓分別為多少？
(A) 0.1A 、 1000V
(B) 1A 、 100V
(C) 10A 、 10V
(D) 100A 、 1V 。
18. 如圖 (10) 所示之電路，用一理想電壓表作電壓量測，則
開 關 S 打 開（ Open ） 時 電 壓 表 指 示 3V ， 當 開 關 S 閉 合
（ Close ）時電壓表指示 2V ，則電阻 R 為多少歐姆？
(A) 0.5
(B) 1.25
(C) 2.5
(D) 5 。
19. 如 圖 (11) 所 示， 用 一 理 想 電 壓 表 作 為 電 壓 量 測 L 1 和 L 2
圖 (10)
分 別 為 110V/60W 及 110V/40W 之 白 熾 燈 泡， 電 壓 表 V
量 測 燈 泡 L 2 兩 端 之 電 壓， 電 壓 表 之 讀 數 為 多 少 伏 特？
(A) 40
(B) 44
(C) 60
(D) 66 。
圖 (11)
圖 (12)
20. 如圖 (12) 所示的電路，求 Vo 之電壓為多少伏特？
(A) 2
(B) 3
(C) 4
(D) 5 。
實習二 惠斯登電橋與重疊定理實習
21. 如圖 (13) 所示，R AB ＝？
(A) 60Ω
(B) 80Ω
(C) 100Ω
(D) 120Ω 。
圖 (13)
03 基本電學實習【Ch3】.indd 109
109
30/7/2019 上午 09:02:15
3 課後習題
22. 如圖 (14) 所示，每個電阻皆為 r Ω ，R AB 為多少歐姆？
2r
r
。
(A) 2r (B) r (C)
(D)
3
3
圖 (14)
圖 (15)
23. 如圖 (15) 惠斯登電橋，若 R S ＝ 810Ω 時電橋平衡，則 R X ＝？
(A) 810kΩ
(B) 81Ω
(D) 0.81Ω 。
(C) 8.1Ω
24. 同上題，電橋平衡時，關於檢流計 G 下列敘述何者正確？
(A) 電流為零
(B) 電流最大
25. 如圖 (16) 所示，R ab ＝？
(C) 產生交變電流
(A) 3Ω
(B) 4.5Ω
圖 (17)
(A) － 1A
27. 如圖 (18)，電流源提供多少功率？
28. 同上題，電壓源提供多少功率？
29. 如圖 (19) ，VAB ＝？
(A) 5V
圖 (18)
(D) 7Ω 。
(C) 6Ω
圖 (16)
26. 如圖 (17) 所示，I ＝？
(D) 內阻很大的電流表。
(B) 1A
(C) 3A
(A) － 10W
(A) － 30W
(B) 10V
(D) 5A 。
(B) 30W
(C) 60W
(D) 75W 。
(B) － 10W
(C) 10W
(D) 30W 。
(C) 15V
(D) 20V 。
圖 (19)
110
03 基本電學實習【Ch3】.indd 110
30/7/2019 上午 09:02:16
課後習題 3
30. 如圖 (20) ， 5Ω 電阻消耗功率為多少？
(A) 40W
(B) 80W
(C) 160W
(D) 320W 。
圖 (20)
圖 (21)
31. 惠斯登電橋如圖 (21) 所示，若 R A ＝ 20kΩ 、R B ＝ 100kΩ ，
當電橋平衡時，R Y ＝ 4R A ，求 R X 之值為何？
(A) 16 kΩ
(B) 20 kΩ
(C) 40 kΩ
(D) 50 kΩ 。
32. 如圖 (22) 電路中，分別求出 I 與 I 1 之值？
(A) I ＝ 3A ，I 1 ＝ 2A
(B) I ＝ 1.5A ，I 1 ＝ 2A
(C) I ＝ 1.5A ，I 1 ＝ 0A
(D) I ＝ 3A ，I 1 ＝ 0A 。
圖 (22)
33. 如圖 (23) 所示電路，其中 G 為檢測用電流計，則電流 I 之值為何？
(A) 8mA
(B) 6mA
(C) 4mA
(D) 3mA 。
圖 (23)
圖 (24)
34. 如圖 (24) 所示之電路，試求節點電壓 Va 為何？
(A) 1V
(B) 2V
(C) 3V
(D) 6V 。
35. 如圖 (25) 所示之電路，若 I 2 ＝ 0A ，則 R 與 I 1 分
別為何？
(A) R ＝ 3Ω ，I 1 ＝ 5A
(B) R ＝ 3Ω ，I 1 ＝ 4A
(C) R ＝ 6Ω ，I 1 ＝ 3A
(D) R ＝ 6Ω ，I 1 ＝ 2A 。
圖 (25)
111
03 基本電學實習【Ch3】.indd 111
30/7/2019 上午 09:02:16
3 課後習題
實習三 戴維寧與諾頓定理實習
36. 如圖 (26) 所示，R L 兩端之戴維寧等效電阻 R Th 及等效電壓 E Th 為：
(A) 12Ω ， 5V
(B) 12Ω ，－ 5V
(C) 8Ω ， 35V
(D) 8Ω ， 5V 。
圖 (26)
37. 同上題，若 R L ＝ 18Ω ，其兩端電壓 Vab ＝？
(A) － 5V
(B) － 3V
(C) 3V
(D) 5V 。
38. 如圖 (27) 所示，R L 兩端之諾頓等效電阻 R N 及等效電流 I N 為：
(A) 10.8Ω ， 3A
(B) 12Ω ， 3A
(C) 10.8Ω ， 5A
(D) 12Ω ， 5A 。
圖 (27)
39. 同上題，若 R L ＝ 5.4Ω ，則 I L ＝？
(A) － 2A
(B) － 1A
(C) 1A
(D) 2A 。
40. 如圖 (28) 所示， 10Ω 電阻之功率為多少？
(A) 0.28W
(B) 2.25W
(C) 22.5W
(D) 28W 。
41. 如圖 (29) 所示電路，欲求 a 、b 兩端之戴維寧等效電壓 E Th，其方法為使用直
流電壓表，直接測量哪兩端之電壓？
圖 (28)
(A) R 1
(B) R 3
(C) R 5
(D) R 7。
圖 (29)
112
03 基本電學實習【Ch3】.indd 112
30/7/2019 上午 09:02:17
課後習題 3
42. 承上題，欲求 a 、b 兩端之戴維寧等效電阻 R Th，使用歐姆表量測，下列何者正
確？
(A)
(B)
(C)
(D)
。
43. 如圖 (30) 所示，求 R L 兩端之戴維寧等效電壓 V Th 及等效電阻 R Th 為：
(A) 18V ， 9Ω
(B) 18V ， 18Ω
(C) 54V ， 6Ω
(D) 30V ， 6Ω 。
圖 (30)
44. 如圖 (31) 所示，電阻 R 為幾歐姆時，電流 I 為零？
(A) 3Ω
(B) 5Ω
(C) 9Ω
(D) 11Ω 。
圖 (31)
45. 圖 (32) 所示之電路中，連接 A 、B 兩點間的 80Ω
電阻為電路之負載，則依據戴維寧定理求得等效
電壓 E Th 與 A 、B 兩端點電壓 VAB 應為下列何者？
(A) E Th ＝ 8V ，VAB ＝ 4.8V
(B) E Th ＝ 10V ，VAB ＝ 6V
圖 (32)
(C) E Th ＝ 12V ，VAB ＝ 8V
(D) E Th ＝ 15V ，VAB ＝ 10V 。
113
03 基本電學實習【Ch3】.indd 113
31/7/2019 下午 02:27:18
3 課後習題
46. 如圖 (33) 所示電路，欲求諾頓等效電流 I N，應使用下列哪一個電路來量測？
圖 (33)
(A)
(B)
(C)
(D)
。
47. 如圖 (34) 所示電路，若 v S 1 ＝ 100V ，v S 2 ＝ 20V ，問流經 8Ω 電阻的電流 I 應
為何？
(A) 0A
(B) 1A
(C) 2A
(D) 2.5A 。
48. 如圖 (35) 所示直流電路，請問電流 I 值為何？
(A) 3.33mA
(B) 2.5mA
(C) 1.67mA
(D) 0mA 。
圖 (34)
圖 (35)
49. 如圖 (36) 所示電路，A 、B 兩端電壓值為何？
(A) 2V
(B) 4V
(C) 6V
(D) 9V 。
圖 (36)
114
03 基本電學實習【Ch3】.indd 114
30/7/2019 上午 09:02:18
課後習題 3
50. 如圖 (37) 所示之電路，由 a 、b 兩端往左看入
之諾頓等效電流約為多少安培？
(A) 0.8
(B) 1.2
(D) 3.2 。
(C) 2.4
51. 承上題，若 V C ＝ 9V ，則 R L 約為多少歐姆？
(A) 1
(B) 2
圖 (37)
(D) 4 。
(C) 3
實習四 最大功率轉移定理實習
52. 如圖 (38) 所示，欲使 R L 可以獲得最大功率，則 R L 應為：
(A) 2Ω
(B) 3Ω
(D) 6Ω 。
(C) 5Ω
53. 如圖 (39) 所示，若欲使 R X 獲得最大功率，其最大功率為多少？
(A) 64W
(B) 100W
(C) 320W
(D) 400W 。
圖 (38)
圖 (40)
圖 (39)
54. 如圖 (40) 所示，R L 等於多少歐姆時，可以獲得最
大功率？
(A) 3Ω
(B) 5Ω
(C) 6Ω
(D) 10Ω 。
55. 如圖 (41) 所示，負載 R L 調到幾歐姆時會產生最大
功率？
(A) 6Ω
(B) 10Ω
(C) 12Ω
(D) 18Ω 。
56. 如圖 (42) 所示，將可變電阻 R 如下表調整，同時
圖 (41)
取得對應的電流，問此直流網路之內阻為多少歐
姆？
(A) 1k
(B) 1.5k
(C) 2k
(D) 3k 。
可變電阻 (kΩ)
1
1.5
2
2.5
3
3.5
電流表 (mA)
6.7
5.7
5
4.4
4
3.6
圖 (42)
115
03 基本電學實習【Ch3】.indd 115
30/7/2019 上午 09:02:19
3 課後習題
57. 如圖 (43) 所示之電路，負載 R L 可消耗最大功率為下列何者？
(A) 4W
(B) 8W
(C) 16W
(D) 32W 。
圖 (43)
圖 (44)
58. 欲使圖 (44) 中的 R L 有最大功率轉移，則 R L 電阻值為何？
(A) 4Ω
(B) 6Ω
(C) 10Ω
(D) 14Ω 。
59. 如圖 (45) 所示，當負載電阻 R 可自電源處獲得最大功率時，則電壓 V L 應為何？
(A) 62.5V
(B) 50V
(D) 25V 。
(C) 37.5V
圖 (46)
圖 (45)
60. 如圖 (46) 所示電路，電阻 R L 值為何時有最大功率？
(A) 4Ω
(B) 12Ω
(C) 20Ω
(D) 24Ω 。
a
61. 如圖 (47) 所示之電路，發生最大功率轉移時，負
6Ω
3A
載 R L 所能獲得之最大功率為何？
(A) 33W
(B) 44W
(C) 121W
(D) 196W 。
4Ω
＋
36 V
－
5Ω
RL
6A
8Ω
b
圖 (47)
116
03 基本電學實習【Ch3】.indd 116
30/7/2019 上午 09:02:20
Chapter
4 電子儀表之使用
教學節數： 6 節
一般常用的電子儀表，除第 2 章已先介紹使用的三用電表、數位多功能電表及電源供應器外，尚有
LCR 表、信號產生器及示波器等，將安排於本章學習，作為第 5、6 兩章的基礎技能。
本章節次
實習一
實習二
LCR 表的使用
信號產生器與示波器的使用
學習目標
1.
2.
3.
4.
熟悉電感器、電容器的辨識與量測。
熟悉 LCR 表的使用。
熟悉信號產生器的使用。
熟悉示波器的使用。
117
04 基本電學實習【Ch4】.indd 117
30/7/2019 上午 09:05:49
基本電學實習
實習一 LCR 表的使用
相關知識學習
一 電感器的識別
電感器（ inductor ）是具有儲存磁能的元件，單位為亨利（ Herry ），但一般實用為
毫亨利（ mH ）或微亨利（ µH ）。常見的電感器可分為色碼電感器及立式固定電感器，
如圖 4-1.1 所示。
(a) 色碼電感器
(b) 立式固定電感器
圖 4-1.1
電感器
1 色碼電感器
色碼電感器的判讀和電阻很相近，不同的地方在於電感是以微亨利（ µH ）為基本
單位。
例題 4-1
有一電感器之色碼為紅、黑、紅、銀，其表示的電感值為何？
解 20×102±10% µH ＝ 2mH±10%
2 立式固定電感器
立 式 固 定 電 感 器 是 一 工 型 鐵 心 繞 上 適 當 的 線 圈 所 構 成， 外 表 以 PVC （ polyvinyl
chloride ，聚氯乙烯）熱縮套管保護，其體積小、品質因數高、分佈電容小，市售電感
值為 1µH 到 500mH 。電感值標示如下：
118
04 基本電學實習【Ch4】.indd 118
30/7/2019 上午 09:05:50
Chapter
4 電子儀表之使用
1. 外表沒有標示：欲知電感值及品質因數，需使用 LCR 表測量。
2. 數 碼 標 示 法： 將 數 碼 印 製 在 電 感 器 上， 例 如 152K ， 即 表 示 15 × 10 2± 10%µH ＝
1.5mH ± 10% （最後一碼： K 表示誤差 10% ， J 表示誤差 5% ， M 表示誤差 20% ）。
電感器是由線圈所構成，其電感量與匝數的平方成正比，而實際上線圈除了有電感
成分外，還有電阻存在，因此電感器可以視為純電阻 R 和純電感 L 串聯而成。除電感值
外，品質因數 Q （ quality factor ）亦是重要的規格。
電感抗
（單位：Ω）
Q＝
品質因數
純電感
XL
2πfL
＝
R
R
純電阻
公式 4-1
電感器的線圈線徑越粗，電阻 R 越小，品質因數越高；換言之，相同電感量之電感
器，品質因數越高，體積越大。
二 電容器的識別
電容器（ capacitor ）是儲存電荷的元件，其構造為兩金屬極板間夾以絕緣介質而成。
電容值的單位為法拉（ Farad ），實用單位以微法拉（ µF ）、微微法拉（ pF ）表示。電
容器依用途可分為固定電容器及可變電容器；依介質分類，常用者有鋁質電解電容器、
鉭質電解電容器、陶瓷電容器及塑膠薄膜電容器等，如圖 4-1.2 所示。
(a) 鋁質電解電容器
(b) 鉭質電解電容器
(c) 陶瓷電容器
圖 4-1.2
(d) 塑膠薄膜電容器
電容器的種類
119
04 基本電學實習【Ch4】.indd 119
30/7/2019 上午 09:05:50
基本電學實習
1 電容量的標示
一 般 為 直 接 標 示 法（ 1µF 以 上 ）
和數碼標示法（ 1µF 以下），如圖 4-1.3
所示。其中數碼標示法與電感器雷同，
惟 電 容 器 之 單 位 為 微 微 法 拉（ pF ），
電感器之單位則為微亨利（ µH ），如
(a) 大電容器（1µF 以上）
圖 4-1.3(b) 陶 瓷 電 容 號 碼 202 ， 其 該
圖 4-1.3
(b) 小電容器（1µF 以下）
電容量的標示
電容量為 20 × 10 2 pF=0.002µF 。
圖 4-1.4
電容器的耐壓、耐溫、極性
表 4-1.1
2 電容器的誤差
電容器的誤差以英文字母標
字母
≦ 10pF
≧ 10pF
電容器誤差代碼
字母
≦ 10pF
≧ 10pF
B
±0.1pF
K
－
±10%
C
±0.25pF
M
－
±20%
D
±0.5pF
P
－
－ 0 ＋ 100%
F
±1pF
±1%
S
－
－ 20 ＋ 50%
和一個純電阻 R 並聯，電阻越大，
G
－
±2%
W
－
－ 0 ＋ 200%
越 不 會 漏 電。 其 品 質 因 數 Q 和 損
H
－
±3%
X
－
－ 20 ＋ 40%
耗 因 數 D （ dissipation factor ） 之
J
－
±5%
Z
－
－ 20 ＋ 80%
示，如表 4-1.1 所示。
一般電容器不是只有純電容而
已，實際上可以視為一個純電容 C
關係為：
1
1
1
＝
＝
2πfCR
Q
R
XC
品質因數
純電容
D＝
公式 4-2
換言之，電容器的損耗因
純電阻
損耗因數
純電阻
數越小，表示電容器越不會漏
電，因此電容器的損耗因數越
小越好。
120
04 基本電學實習【Ch4】.indd 120
30/7/2019 上午 09:05:51
Chapter
4 電子儀表之使用
三 LCR 表
LCR 表 是 測 量 電 感 值（L ）、 電 容 值（C ） 及 電 阻 值（R ） 的 儀 器， 除 此 之 外， 尚
能 測 量品質因數 Q 值及損耗因數 D 值。測量 L 、C 、Q 或 D 時，一般內部頻率 均 設 定
為 1kHz 。市面上 LCR 表型式很多，一般分為桌上型及掌上型兩種；桌上型的價格、品
質和功能皆較高，對初學者而言，掌上型的使用較為簡單易學。圖 4-1.5 為掌上型數位
LCR 表，此型 LCR 表測量範圍如下：
圖 4-1.5
掌上型 LCR 表功能
1 電阻的量測
1. 打開電源開關。
2. 將 LCR/D 模 式 選 擇 置 於
LCR 。
3. 功能選擇開關置於歐姆檔
中的適當量程。
4. 歸零調整：
(1) 使 用 導 線 或 測 試 夾，
將待測元件插槽短路，如右圖。
(2) 使用一字型起子慢慢轉動「 O Adj 」旋鈕校正，使顯示幕顯示為「 0 」。
(3) 歸零後，移去短接線或將短接之鱷魚夾分開。
121
04 基本電學實習【Ch4】.indd 121
30/7/2019 上午 09:05:51
基本電學實習
5. 量 測 電 阻 方 式 有 二 種，
如右圖：
6. 讀取顯示幕數值。
狀況
2M Ω 和 20M Ω 的量程無法歸
零， 因 此 兩 個 量 程 在 200k Ω
量程歸零後，即可量測。
2 電感的量測
1. 打開電源開關。
2. 將 LCR/D 模式選擇置於 LCR 。
3. 將功能選擇開關置於電感檔中的適當量程。
4. 歸零調整方法與電阻的量測一樣，如圖 4-1.6 所示。
5. 將待測電感兩端夾上鱷魚夾（或將待測電感插入 LCR 表的測試端插槽），如圖 4-1.7
所示。
6. 讀取顯示幕數值。
狀況
2H、20H 和 200H 的量程無法歸零，
因此三個量程在 200mH 量程歸零後，
即可量測。
圖 4-1.6
電感檔歸零調整
圖 4-1.7
電感值量測
122
04 基本電學實習【Ch4】.indd 122
30/7/2019 上午 09:05:54
Chapter
4 電子儀表之使用
3 電容及損耗因數 D 的測量
1. 打開電源開關。
2. 將 LCR/D 模式選擇置於 LCR 。
3. 將 功 能 選 擇 開 關 置 於 電 容 檔 中
的適當量程。
4. 歸零調整：
(1) 將待測元件插槽開路。
(2) 使 用 一 字 型 起 子 慢 慢 轉 動
「 O Adj 」 旋 鈕 校 正， 使 顯
示幕顯示為「 0 」，如圖 4-1.8
所示
5. 將待測電容兩端夾上鱷魚夾（或
將待測電容插入 LCR 表的測試
端插槽），如圖 4-1.9 所示。
注意
為避免損壞儀器，請在測量前
將待測電容放電。
4-1.8
電容檔歸零調整
4-1.9
電容值量測
6. 讀取顯示幕數值即為電容值。
7. 將 LCR/D 模式選擇撥至 D ，讀取顯示幕數值即為 D 值。
狀況
20 µ F 、200 µ F 、2mF 和 20mF 的量程無法歸零，因此四個量程在 2 µ F 量程歸零後，即可量測。
123
04 基本電學實習【Ch4】.indd 123
30/7/2019 上午 09:05:56
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 能辨識電感器及電容器。
2. 熟練 LCR 表的使用。
材料表
材料
品名
規格
數量
備註
品名
規格
數量
備註
1
電阻器 10Ω，1/2W
1
6
電容器 4.7μF
1
2
電阻器 1.5kΩ，1/2W
1
7
電容器 100μF
1
3
電阻器 1MΩ，1/2W
1
8
電感器 1mH
1
內阻 5Ω 以下
4
電容器 0.01μF
1
9
電感器 10mH
1
內阻 5Ω 以下
5
電容器 1μF
1
10 電感器 300mH
1
內阻 100Ω 以下
實習步驟
工作項目一 LCR 表的使用
將表 4-1.2 中的十個元件，使用 LCR 表測量其電阻值、電感值、電
容值及損耗因數。
表 4-1.2
編號
注意
電容器須加測
損耗因數。
填入各元件標示規格及量測值
標示規格
量測值
損耗因數
R1
R2
R3
L1
L2
L3
C1
C2
C3
C4
124
04 基本電學實習【Ch4】.indd 124
30/7/2019 上午 09:05:56
Chapter
4 電子儀表之使用
工作評量
（ 30% ）
2. 能否正確測量出電容值？
（ 30% ）
3. 能否正確測量出電感值？
（ 30% ）
4. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
技能活動
1. 能否正確測量出電阻值？
（ 10% ）
總評：
問題討論
1. 哪一種電容器有極性分別？假設極性接錯會如何？
2. 相同電感量的兩個電感器，其品質因數與線圈線徑有何關聯？
3. 使用 LCR 電表量測電容器時，為何電容器須先放電？
125
04 基本電學實習【Ch4】.indd 125
30/7/2019 上午 09:05:56
基本電學實習
實習二 信號產生器與示波器的使用
相關知識學習
一 信號產生器
在實驗室裡常需要各種信號源，因此需要有適用的信號產生器（ signal generator ）。
信號產生器依輸出振盪頻率的高低，可分為音頻信號產生器（ audio frequency （ AF ）
signal generator ）和射頻信號產生器（ radio frequency （ RF ） signal generator ）；前者
用以產生 20kHz 以下之頻率信號源，後者一般提供 20kHz 以上之高頻信號源。若再依
信號產生器的結構分類，又可分為數位式（ digital ）和類比式（ analog ）。
圖 4-2.1 為數位式函數信號產生器（ function generator ），其使用直接數位合成的
方式（ DDS ），可產生高解析度且穩定的輸出頻率，能提供正弦波、三角波和方波等三
種波形，頻率可以從 0.1Hz 至 10MHz 做無段調整。
圖 4-2.1
數位式函數信號產生器（ SFG-2010 ）功能
126
04 基本電學實習【Ch4】.indd 126
30/7/2019 上午 09:05:57
Chapter
4 電子儀表之使用
表 4-2.1 數位式函數信號產生器（ SFG-2010 ）名稱與功能
編號
名稱
功能
1
POWER 按鍵
按下此鍵為開（ON），退出此鍵（再按一次）為關（OFF）。
2
WAVE 功能鍵
可選擇方波、三角波及正弦波，並且相對應的 LED 會亮起。
按 0 到 9 和 ‧ 鍵輸入頻率值，再按單位鍵完成頻率設定。次功能鍵由
SHIFT 和一些藍色字體數字鍵複合鍵來啟動。
DEFAULT（SHIFT ＋ 2） 將儀器設定到初始安裝值。
3
Entry 鍵
STORE（SHIFT ＋ 6）
儲存 10 組頻率和工作週期到記憶體中。
RECALL（SHIFT ＋ 3）
叫出儲存在記憶體中的頻率和工作週期。
DUTY（SHIFT ＋ 7）
編輯方波的工作週期。
4
單位按鍵
從 MHz、kHz 和 Hz / % 鍵選擇適當的單位作為輸出頻率單位（MHz、
kHz 和 Hz）和工作週期（duty cycle）的單位（%）。
5
修改按鍵
使用←增加與→減少鍵調整輸入數值；亦可調整旋轉鈕來改變輸入值。
6
OUTPUT 50Ω 信號輸
50Ω 阻抗的信號輸出端。
出端
7
輸出 TTL/CMOS 相容的準位信號。
1. 按下 SHIFT ＋ 9 鍵，再將 TTL/CMOS 鈕按入後，會輸出和 TTL 相
容的波形。
TTL/CMOS OUTPUT
2. 按下 SHIFT ＋ 9 鍵，再將 TTL/CMOS 鈕拉出後，會輸出和 CMOS
相容的波形。
8
AMPL 旋鈕
輸出振幅調整 AMPL 與輸出衰減開關 － 20dB。按下並旋轉此鈕可以調
整輸出信號的振幅大小；拉起此鈕可得到額外的 20dB 輸出衰減。
9
OFFSET 旋鈕
直流補償電壓準位調整旋鈕。按下此鈕，直流準位設定為 0V 時，旋轉
此鈕沒有作用；拉出並旋轉此鈕，可以改變輸出信號所含的直流成分，
如圖 4-2.2 所示。當電路要輸入脈動直流時，就必須旋轉此鈕設定直流
準位 0V。
10
TTL/CMOS 選擇鈕
按下此鈕時，BNC 輸出和 TTL 相容的波形，無法調整。拉出此鈕時，
輸出和 CMOS 相容的波形（5 ～ 15V p-p），可以調整。
圖 4-2.2
直流補償電壓準位調整
127
04 基本電學實習【Ch4】.indd 127
30/7/2019 上午 09:05:58
基本電學實習
二 示波器
示波器（oscilloscope，簡稱 Scope）是電機、電子工程技術人員及實驗室常用的儀器，
可觀察相對於時間的瞬時電壓，顯示波形的形狀、大小，並測量頻率、相位等參數；若
為儲存式示波器，除上述功能外，還可將訊號波形予以存檔，以供未來做分析比較之用。
圖 4-2.3
示波器面板
1 電源及顯示幕控制
圖 4-2.4
電源及顯示幕控制
128
04 基本電學實習【Ch4】.indd 128
30/7/2019 上午 09:06:03
Chapter
4 電子儀表之使用
1. POWER（電源開關）：
(1) 按下：電源 ON ，指示燈亮。
(2) 彈出：電源 OFF ，指示燈熄。
2. TRACE ROTATION（軌跡水平調整）：使用一字型起子調整基線在水平線上，如
圖 4-2.5 所示。
(a) 左傾
(b) 正確
圖 4-2.5
(c) 右傾
TRACE ROTATION
3. INTEN（亮度控制）：控制螢光幕上光軌跡的亮度，一般以「必要的最低亮度」為宜。
4. FOCUS（聚焦控制）：控制螢光幕上光軌跡的聚焦，使其光軌跡清晰易讀。
5. CAL（校正用標準電源）：此端子提供 1kHz 、 0.5V p-p 之方波電壓，是供校正使用之
標準電源。
6. Ground Socket（接地端）：此接頭可作為直流的參考電位和低頻信號測量。
7. TEXT/ILLUM（選擇讀值亮度）：按下此鈕與 VARIABLE 控制鈕配合使用，順時
針旋轉控制鈕可調高讀值的亮度，反時針旋轉控制鈕可調低讀值的亮度。
8. CURSORS：有兩個按鈕，與 VARIABLE 控制鈕配合使用。
(1) △ V- △ T-1 / △ T-OFF 按鈕：設定 CURSORS 的測量模式。
(2) C1-C2-TRK 按鈕：選擇 C1 （游標 1 ）、 C2 （游標 2 ）和 TRK （軌跡）等功能。
MEM 0-9
▲
10. SETUPS：
▲
9. VARIABLE：旋轉此鈕可控制游標位置及 TEXT/ILLUM 功能。
-SAVE/RECALL ，此型示波器含有 10 組記憶空間， 可 儲
存和呼叫。
129
04 基本電學實習【Ch4】.indd 129
31/7/2019 下午 02:28:14
基本電學實習
2 垂直控制（ VERTICAL ）
垂 直 控 制 鈕 主 要 用 來 選 取 顯 示 信 號 的 振 幅 大 小， 面 板 左 半 部 為 CH1 ， 右 半 部 為
CH2 ，如圖 4-2.6 所示。
5
2
3
1
4
6
7
8
10
9
圖 4-2.6
垂直控制
1. CH1：使示波器只顯示 CH1 輸入信號之波形。
2. CH2：使示波器只顯示 CH2 輸入信號之波形。
3. POSITION：垂直位置調整，調整光軌跡之上下位置，如圖 4-2.7 所示。
(a) 太高
(b) 適當
圖 4-2.7
(c) 太低
POSITION 垂直位置調整
4. ALT/CHOP：
(1) ALT ：螢幕上交替顯示 CH1 及 CH2 的信號波形，適合高頻測試使用。
(2) CHOP ：螢幕上切割顯示 CH1 及 CH2 的信號波形，適合低頻測試使用。
130
04 基本電學實習【Ch4】.indd 130
30/7/2019 上午 09:06:07
Chapter
4 電子儀表之使用
5. ADD-INV：
(1) ADD ：顯示 CH1 和 CH2 相加之波形。
(2) INV ：按住此鍵一段時間，可將 CH2 之輸出波形反相，並且在螢光幕上出現↓符
號，反相功能可使 CH2 訊號反相 180 °，如圖 4-2.8 所示。
出現↓符號
(b) 波形反相 180°
(a) 正常波形
圖 4-2.8
INV 鍵功能
6. VOLTS/DIV：垂直解析度調整
(1) VOLTS/DIV ：旋轉此鈕是對待測信號的大小選擇一個適當的衰減量，使螢光幕
上的波形便於觀察或讀取。 VOLTS/DIV 代表示波器螢光幕刻度每一格所代表之
電壓值，如圖 4-2.9 所示，三圖都表示相同的信號；圖 (b) 讀取最方便且正確，
圖 (a) 太大無法讀取，圖 (c) 太小不易讀取。
0.5V/DIV
數值太大無法讀取
圖 4-2.9
2V/DIV
數值適宜讀取方便
5V/DIV
數值太小不易讀取
垂直解析度調整（ VOLTS/DIV ）
(2) VAR ：此為一個微調旋鈕，按下 VOLTS/DIV 鈕可以做 1 ～ 2.5 倍的調整； VAR
LED 燈會亮。
131
04 基本電學實習【Ch4】.indd 131
30/7/2019 上午 09:06:09
基本電學實習
7. AC/DC：切換交流信號（
8. GND：輸入端被接地（
的符號）或直流信號（
符號）輸入示波器。
），信號無法輸入示波器。
交流信號
直流信號
圖 4-2.11
信號無法輸入
輸入信號選擇
9. CH1 X：CH1 的信號輸入端，若為 X-Y 掃描功能，作為 X 軸信號輸入端。
10. CH2 Y：CH2 的信號輸入端，若為 X-Y 掃描功能，作為 Y 軸信號輸入端。
3 水平控制（ HORIZONTAL ）
1
5
2
4
3
6
圖 4-2.12
水平控制
1. POSITION：水平位置調整，用來調整螢光幕上之光軌跡線左右的位置。反時針轉，
光軌跡線向左移動如圖 4-2.13(a) 所示；順時針轉，光軌跡線向右移動如圖 4-2.13(c)
所示。
132
04 基本電學實習【Ch4】.indd 132
30/7/2019 上午 09:06:11
Chapter
(a) 位置偏左
(b) 位置適當
圖 4-2.13
4 電子儀表之使用
(c) 位置偏右
POSITION 水平位置調整
2. TIME/DIV：水平解析度調整
(1) 旋轉 TIME/DIV 鈕可使螢光幕顯示的波形最適於觀察或讀取，如圖 4-2.14 所示。
20µ/DIV
數值太大無法讀取
0.1ms/DIV
數值適中讀取方便
圖 4-2.14
0.5ms/DIV
數值太小不易讀取
水平解析度調整（ TIME/DIV ）
波形的週期＝一週波形格數 × TIME/DIV 值
公式 4-3
例如水平解析度置於 0.1ms/DIV ，一個週期共 5 格，所以
T ＝ 0.1ms × 5 ＝ 0.5ms
F＝
1
1
＝
＝ 2kHz
0.5ms
T
(2) VAR ：水平解析度微調，此旋鈕可將波形水平解析度放大 1 ～ 2.5 倍， VAR LED
燈會亮。
3. X-Y：此時 CH1 輸入為 X 軸， CH2 輸入為 Y 軸，可使螢幕變成 X-Y 平面座標圖。
此種顯示的操作模式，大都用於元件特性量測，如 V -I 特性曲線。
133
04 基本電學實習【Ch4】.indd 133
30/7/2019 上午 09:06:13
基本電學實習
4. ×1/MAG：選擇掃描時間 × 1 或 MAG （放大）。
5. MAG 功能：
(1) × 5-10-20 ：設定 MAG 功能時，可按 × 5-10-20 功能設定放大比例。
(2) ALT MAG ：按此鈕時，可以同時顯示原來波形與放大後波形。
6. TRIG EXT：此 BNC 插座適用於外部觸發訊號輸入。按下 SOURCE 鈕，直到讀出
裝 置 上 顯 示「 EXT ， slope ， coupling 」， 且 螢 光 幕 上 的 EXT 亮 起， 表 示 EXT 輸 入
端已開啟。
4 觸發控制（ TRIGGER ）
1
6
2
3
7
4
5
圖 4-2.15
觸發控制
1. ATO/NML：觸發模式選擇，按此鈕選擇 ATO （自動）或 NML （一般）觸發模式，
LED 會顯示實際的設定。
2. SOURCE：選擇觸發訊號源。
(1) CH1 ：觸發訊號來自 CH1 的輸入端。
(2) CH2 ：觸發訊號來自 CH2 的輸入端。
(3) VERT （垂直模式）：用於觀察兩種波形。相對應於 CH1 和 CH2 的同步訊號交
互改變產生觸發訊號。
(4) LINE：觸發訊號源從交流電源獲得。對顯示與交流電源頻率相關波形極有幫助。
(5) EXT ：觸發訊號源從外部連接器（ EXT ）輸入，作為外部觸發源訊號。
3. TV：視訊同步選擇鈕。將視訊同步訊號由複合的波形區分出來，直接進入觸發線路。
(1) TV-V ：觀察電視機垂直的視頻信號。
(2) TV-H ：觀察電視機水平的視頻信號。
4. SLOPE：觸發斜率按鈕。可選擇波形之觸發點為正緣觸發或負緣觸發，如圖 4-2.16
所示。 SLOPE 鍵彈出，表示正緣觸發； SLOPE 鍵按下，表示負緣觸發。
134
04 基本電學實習【Ch4】.indd 134
30/7/2019 上午 09:06:13
Chapter
4 電子儀表之使用
表示正緣
觸發
圖 4-2.16
表示負緣
觸發
SLOPE 觸發斜率
5. COUPLING：選擇觸發耦合。實際的設定由讀出裝置以 SOURCE 、 SLOPE 、 AC 等
項目顯示。每次按 COUPLING 鈕時，觸發耦合會以下列的順序改變：
(1) AC ：將衰減觸發訊號到 10Hz 以下頻率，阻隔訊號的直流成分。交流耦合對有很
大的直流偏移之交流波形的觸發很有幫助。
(2) HFR （ high frequency reject ）： 將 50kHz 以 上 的 高 頻 觸 發 訊 號 元 件 予 以 衰 減。
HFR 耦合可以穩定顯示波形的低頻元件，並除去觸發訊號的高頻干擾。
(3) LFR （ low frequency reject ）：將 30kHz 以下的低頻觸發訊號元件予已衰減，並
阻隔直流成分的觸發訊號。 LFR 耦合可以穩定顯示波形的高頻元件，並除去觸發
訊號的低頻干擾。
6. TRIGGER LEVEL：旋轉控制鈕以輸入一個不同的觸發訊號（電壓），設定在適合
的觸發位置，開始波形觸發掃描。順時鐘調整控制鈕，觸發點向觸發訊號的正峰值
移動；逆時鐘調整控制鈕，觸發點向觸發訊號的負峰值移動。當設定值超過觀測波
形的變化部分，同步的掃描將停止。符合觸發條件時， TRG LED 會亮。
7. HOLD OFF：當輸入的波形訊號調整
TRIGGER LEVEL 鈕不能取得穩定觸
發訊號時，可調整此鈕 HOLD OFF 時
間（觸發限制時間超出掃描時間）。
5 測試棒
示波器的測試棒有兩種，圖 4-2.17(a)
為 原 廠 標 準 測 試 棒， 具 有 衰 減 校 正 的 功
能，圖 4-2.17(b) 為簡易測試棒。
原廠標準測試棒，在測試棒上有一切
換 開 關， 可 以 選 擇 1 ： 1 （× 1 ） 或 10 ： 1
(a) 標準測試棒
圖 4-2.17
(b) 簡易測試棒
測試棒
135
04 基本電學實習【Ch4】.indd 135
30/7/2019 上午 09:06:15
基本電學實習
（× 10 ），若信號電壓太大，要把開關切在 × 10 的位置，測試棒會把信號先衰減 10 倍，
再送入示波器，因此示波器的指示值要再乘以 10 倍，才是真正的待測信號電壓值。另
外測試棒上有一可調電容器，供校正測試之用，校正方法是將探鉤勾到示波器的校正電
源，調整可變電容器直到波形顯示標準方波即可。
三 交流電源
交流電源是指電壓及極性會隨時間而改變者。一般
最常用的交流電源有正弦波、方波和三角波，如圖 4-2.18
所示。
一般交流電源中，正弦波最常用，也是交流發電機
產生的基本波形，如圖 4-2.19 所示，其常用的名詞分述
如下：
1. 最大值（V m ）：波形變化一週中的最大波幅。
2. 峰對峰值（V p-p）：波形一週中，波峰與波谷之值。
(a) 正弦波
3. 平 均 值（V av）： 非 對 稱 波 形 中， 一 週 期 的 平 均 值；
對稱波形中，正半週的平均值。
4. 有效值（V eff）或均方根值（V rms）：以直流通過相同
電阻值得電阻器產生相同的熱效應。
示 波 器 只 能 讀 取 電 壓 之 最 大 值 及 峰 對 峰 值， 有 效
值、平均值、波峰因數（ crest factor ， CF ）、波形因數
（ form factor ， FF ）需要利用公式求得。
(b) 方波
有效值
平均值
最大值
峰對峰值
(c) 三角波
圖 4-2.19
圖 4-2.18
基本交流電源
136
04 基本電學實習【Ch4】.indd 136
30/7/2019 上午 09:06:16
Chapter
峰對峰值 V p-p ＝ 2V m
平均值 V av ＝
2
V ＝ 0.636V m
π m
有效值 V rms ＝
1
V m ＝ 0.707V m
a2
公式 4-4
波峰因數 CF ＝
Vm
V rms
波形因數 FF ＝
V rms
V av
4 電子儀表之使用
四 數位示波器
4-2.20
數位示波器
1 電源及顯示幕操作
4-2.21
電源及顯示幕操作
137
04 基本電學實習【Ch4】.indd 137
30/7/2019 上午 09:06:19
基本電學實習
1. POWER（電源開關）：
(1) 按下：電源 ON 。
(2) 彈出：電源 OFF 。
2. CAL（校正用標準電源）：此端子提供 1kHz 、 2V p-p 之方波電壓，供校正使用，如
圖 4-2.22 所示。
CH1 波形
CH1 垂直解析度
（VOLTS/DIV）
CH1 水平解析度
（Time/DIV）
CH2 垂直解析度
（VOLTS/DIV）
頻率
圖 4-2.22
校正電壓
3. USB 介面：用來儲存波形、螢幕圖像和面板設定之資料。
4. LCD 螢幕：包含五個選擇鍵（ F1 ～ F5 ）。
2 功能操作
2
3
4
5
10
1
11
6
7
圖 4-2.23
8
9
功能操作
1. VARIABLE：旋轉此鈕可增大或減小數值，移至下一個或上一個參數，例如：可以
控制游標位置或選擇內部記憶體位置。
2. Acquire：設定擷取模式。取樣類比輸入信號，並將其轉化數位格式，按下此鍵可以利
138
04 基本電學實習【Ch4】.indd 138
30/7/2019 上午 09:06:20
Chapter
4 電子儀表之使用
用 F1（一般）、 F2（平均）或 F3（峰
F1（一般）
值檢測）選擇擷取模式，如圖 4-2.24
F2（平均）
所示。
F3（峰值
檢測）
3. Display： 按 下 此 鍵 可 以 利 用 F1 ～
F5 鍵選擇螢幕顯示方式。
4. Utility：設定 Hardcopy 功能、顯示
系 統 狀 態、 選 擇 功 能 表 語 言、 自 我
校準與設定探棒補償信號。
圖 4-2.24
5. Help：顯示說明各按鈕功能。
Acquire 功能
6. Cursor：允許移動水平或垂直游標，並顯示其數值以進行測量。水平游標（X）顯
示時間、電壓和頻率，垂直游標（ Y ）顯示電壓。
7. Measure：最多可以同時進行波形的五種自動量測數據，分別顯示在螢幕上。可以透
過按下 F1 ～ F5 再旋轉 VARIABLE 鈕，改變所要量測的數據，共有峰對峰值、平均
值、均方根值、最大值、頻率、週期、工作週期、上升時間、下降時間等 19 種量測
數據，如圖 4-2.25 所示。
(a) 按下 F1 鍵
旋轉此鈕
F1
(b) 旋轉 VARIABLE
鈕選擇振幅
(c) F1 已改成量測振幅電壓
圖 4-2.25
改變 F1 為顯示量測振幅電壓
139
04 基本電學實習【Ch4】.indd 139
30/7/2019 上午 09:06:22
基本電學實習
8. Save/Recall：Save 功能是將螢幕圖像、波形資料和面板設定保存到示波器記憶體或
USB 記憶體中。 Recall 功能是可以從示波器記憶體或 USB 記憶體中讀取波形數據和
面板設定。
編號
項目
操作方式
功能
按 Save/Recall 鍵兩次
1. 儲存設定：儲存面板設定，檔案格式為 xxx.set。
2. 儲存波形：儲存波形資料，檔案格式為 xxx.csv。
3. 儲存畫面：儲存螢幕圖像，檔案格式為 xxx.bmp。
4. 儲存全部：同時儲存面板設定、波形資料和螢幕圖像。
1
Save
2
Recall 按 Save/Recall 鍵
1. 調出設定：調出之前的面板設定。
2. 調出波形：調出之前的波形資料。
3. 顯示 Refs.。
9. Hardcopy：直接將螢幕圖像、波形資料和面板設定儲存到 USB 隨身碟中。
10. Autoset：自動找出外接訊號的數據。
11. Run/Stop：開始∕暫停波形的量測。
3 垂直控制
垂 直 控 制 鈕 主 要 用 來 選 取 顯 示 信 號 的 振 幅 大 小， 面 板 左 半 部 為 CH1 ， 右 半 部 為
CH2 ，如圖 4-2.26 所示。
5
CH1 與 CH2
position 旋轉鈕
2
1
3
4
4
7
6
圖 4-2.26
垂直控制
1. CH1：示波器顯示 CH1 端輸入信號之波形。
(1) F1 鍵：可以選擇
接地耦合、
DC 耦合或
AC 耦合模式，如圖 4-2.27 所示。
140
04 基本電學實習【Ch4】.indd 140
30/7/2019 上午 09:06:23
Chapter
圖 4-2.27
4 電子儀表之使用
選擇輸入信號
(2) F2 鍵：將輸出波形反相，並且在螢光幕上出現↓符號。
(3) F3 鍵：限制波形頻寬。
(4) F4 鍵：選擇探棒衰減係數。
2. CH2：功能與 CH1 相同。
3. MATH： 數 學 運 算 功 能， 可 以 對 輸 入 波 形 CH1 與 CH2 信 號 振 幅 值 進 行 加、 減 或
FFT 運算。
4. VOLTS/DIV：垂直解析度調整。對待測信號的大小選擇一個適當的衰減量，使螢幕
上的波形便於觀察或讀取。 VOLTS/DIV 代表示波器螢幕刻度每一格所代表之電壓
值。 CH1 與 CH2 的 VOLTS/DIV 旋轉鈕各自獨立。
5. Vertical position：旋轉垂直位置鈕可以調整波形上下位置。CH1 與 CH2 的 Vertical
position 旋轉鈕各自獨立。
6. CH1 X：CH1 的信號輸入端，若為 X-Y 掃描功能，可作為 X 軸信號輸入端。
7. CH2 Y：CH2 的信號輸入端，若為 X-Y 掃描功能，可作為 Y 軸信號輸入端。
4 水平控制
3
Horizontal Position 鈕
1
2
圖 4-2.28
水平控制
141
04 基本電學實習【Ch4】.indd 141
30/7/2019 上午 09:06:24
基本電學實習
1. MENU：設定水平放大波形和 X-Y 模式。
(1) 水平放大波形：按 MENU 鍵，再按 F2 選擇視窗設定。旋轉 TIME/DIV 鈕選擇放
大區的範圍，再按 F3 選擇視窗擴展，放大指定範圍，如圖 4-2.29 所示。
F2
F3
(b) 選擇視窗設定
(c) 旋轉 TIME/DIV 鈕
圖 4-2.29
(d) 選擇視窗擴展，波形放大
水平放大波形
(2) X-Y 模式：將 CH1 和 CH2 的波形同時顯示在螢幕上，有利於觀察兩個波形的相
位關係。
2. TIME/DIV：水平解析度調整，旋轉 TIME/DIV 鈕可使螢幕顯示的波形最適於觀察
或讀取。
3. Horizontal position：水平位置調整，用來調整螢幕上波形的左右位置。
5 觸發控制
1. SINGLE：單次觸發模式。按 SINGLE 鍵等待觸發條件，
觸發事件發生時，示波器只擷取一次信號，然後停止。按
Run/Stop 鍵離開單次模式，觸發模式變為正常模式。
2. FORCE：擷取信號。按 FORCE 鍵，無論觸發條件如何，
3
只擷取一次輸入信號。
1
3. Trigger MENU：觸發類型設定，例如：邊緣觸發設定。
(1) 按 Trigger MENU 鍵。
2
(2) 重複按 F1 鍵選擇邊緣觸發。邊緣觸發指示燈（ EDGE ）
會顯示在螢幕底部。
(3) 重 複 按 F2 鍵 選 擇 信 號 源 為 CH1 、 CH2 、 External 或
Line 。
(4) 重複按 F5 選擇觸發模式是自動或一般觸發模式，如圖
4-2.31 所示。若按 SINGLE 鍵則選擇單次觸發模式。
圖 4-2.30
觸發控制
142
04 基本電學實習【Ch4】.indd 142
30/7/2019 上午 09:06:25
Chapter
4 電子儀表之使用
F1
F2
F5
(a) 選擇邊緣觸發
(b) 選擇信號源
圖 4-2.31
(c) 選擇觸發模式
邊緣觸發設定
(5) 按 F4 進入觸發斜率和耦合設定功能表。
(6) 重複按 F1 鍵選擇觸發斜率為正緣或負緣觸發，如圖 4-2.32 所示。
(a) 正緣觸發
表示正
緣觸發
(b) 負緣觸發
圖 4-2.32
表示負
緣觸發
選擇觸發斜率
(7) 重複按 F2 鍵選擇觸發耦合為 DC 或 AC 耦合，如圖 4-2.33 所示。
DC 耦合
圖 4-2.33
AC 耦合
選擇觸發耦合
(8) 重複按 F3 鍵選擇頻率抑制模式為關閉、低頻抑制或高頻抑制。
(9) 重複按 F4 鍵選擇啟動或關閉雜訊。
4. LEVEL：旋轉此鈕可以上、下移動觸發點。
5. EXT TRIG：外部觸發輸入信號端。
143
04 基本電學實習【Ch4】.indd 143
30/7/2019 上午 09:06:27
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
1. 熟悉信號產生器之作用。
材料表
材料
品名
規格
數量
2. 熟悉示波器各開關及旋鈕操作。
1
可變電阻器
100kΩ，B 型
1
3. 能使用示波器正確測量電壓、電流、
2
電容器
0.01µF
1
備註
頻率、週期及相位差。
實習步驟
工作項目一 信號產生器面板的認識
將 圖 4-2.34 標 示 編 號 的 開
關或旋鈕的中文名稱填入
表 4-2.2 中，並寫出簡略的
功能。
圖 4-2.34
信號產生器的面板
表 4-2.2 填寫信號產生器的名稱及功能
編號
面板符號
1
POWER
2
WAVE
3
OFFSET
4
AMPL
5
TTL/CMOS
6
TTL/CMOS OUTPUT
7
OUTPUT 50Ω
8
單位鍵
9
Entry 鍵
10
中文名稱
簡略功能
修改鍵
144
04 基本電學實習【Ch4】.indd 144
30/7/2019 上午 09:06:29
Chapter
4 電子儀表之使用
工作評量
1. 能否正確完成信號產生器基本操作？
（ 40% ）
2. 能否正確寫出中文名稱及簡略功能？
（ 40% ）
技能活動
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目二 熟悉示波器面板旋鈕的操作
1. 示波器各旋鈕位置，如圖 4-2.35 所示。
圖 4-2.35
示波器的面板
2. 將示波器電源插於 110V 電源插座上，並按下電源鍵（ ON ）。
3. 螢光幕出現一水平光軌跡，調整 INTEN 使其看得清楚不要太亮。
▲
狀況 看不到光軌跡：調整 ▲ POSITION 使光軌跡出現。
POSITION
▲
5. 調整
▲
4. 調整 FOCUS 使光軌跡細而清晰。
使光軌跡置於螢光幕的中央。
▲
6. 調整 ▲ POSITION 使光軌跡置於螢光幕的 X 軸上。
7. 使用一字型起子調整 TRACE ROTATION ，使光軌跡線與螢光幕刻度線平行。
8. 將測試棒的 BNC 接頭接於 CH1 之輸入端上，將紅色鱷魚夾夾在 CAL 校正用電壓源上。
145
04 基本電學實習【Ch4】.indd 145
30/7/2019 上午 09:06:30
基本電學實習
9. 按下 CH1 之 AC/DC 鍵選擇 AC 交流信號（螢光幕下方會顯示
的符號）輸入示波器；
按 下 SOURCE 鍵 選 擇 觸 發 訊 號 源 來 自 CH1 的 輸 入 端； 調 整 VOLTS/DIV 與 TIME/DIV
兩個旋鈕，使示波器出現五個週期、 0.5V p-p 的方波波形，並將波形繪於圖 4-2.36(a) 中。
技能活動
10. 調整 VOLTS/DIV 至 0.1V 處，調整 TIME/DIV 至 0.2ms 使波形放大而清楚，並將波形繪
於圖 4-2.36(b) 中。
(a)
(b)
圖 4-2.36
11. 調整 VOLTS/DIV 及 TIME/DIV 兩個旋鈕，觀察波形變化情形，以熟悉其功能。
12. 按下 CH2 鍵（ CH1 鍵 OFF ）， SOURCE 鍵選擇觸發訊號源來自 CH2 的輸入端，觀察波
形是否消失？
。
13. 取另一條 BNC 接頭接於 CH2 輸入端上，並將 CH2 之紅色鱷魚夾，夾在 CAL 校正用電
壓源上，波形是否再現？
。
狀況
▲
1. 波形不出現，可能是 CH2 的 ▲ POSITION 未置中，波形太高或太低，也有可能是 CH2 之
VOLTS/DIV 未調於 0.2V 處，波形太大而看不到。
2. 波形只有一直線，可能是將 CH2 置於 GND 處，觀察螢光幕下方是否出現
符號，如果有
出現該符號表示 CH2 置於 GND 處，只要將 CH2 之 GND 鍵按下，並調整 AC/DC 鍵為 AC
即可出現波形。
14. 重複步驟 10 和 11 。
15. 按下 CH1 與 CH2 鍵，是否出現兩個波形？
。
16. 調整旋鈕使 CH1 與 CH2 兩波形重疊，再按 CH2 之 AC/DC 鍵選擇 DC ，此時波形有何變
化？
。
146
04 基本電學實習【Ch4】.indd 146
30/7/2019 上午 09:06:31
Chapter
4 電子儀表之使用
工作評量
1. 能否正確完成示波器面板旋鈕之操作？
2. 操作步驟是否確實？
（ 40% ）
（ 40% ）
技能活動
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目三 利用示波器觀測信號產生器的波形
1. 如圖 4-2.37 所示，將信號產生器的輸出與示波器 CH1 輸入
相連接。
2. 將信號產生器選擇在正弦波 10kHz ， 2V （ 5.656V p-p）。
3. 按下 CH1 鍵。
4. 調整 TIME/DIV 鈕至適當位置，使螢光幕上的波形出現約
二個週期左右。
5. 找出一個週期佔水平的格數？
圖 4-2.37
。
（此時 TIME/DIV 置於 20µs ）
6. 計算週期及頻率：
週期 T ＝ (TIME/DIV) × ( 一個週期的格數 ) ＝
頻率 f ＝
1
1
＝
＝
T
＝
s。
Hz 。
7. 利用上述方法，將表 4-2.3 填妥。
表 4-2.3
信號產生器之頻率
TIME/DIV
一個週期的格數
週期
頻率
60Hz
50Hz
1kHz
5kHz
100kHz
147
04 基本電學實習【Ch4】.indd 147
30/7/2019 上午 09:06:31
基本電學實習
工作評量
1. 能否正確利用示波器觀測信號產生器之波形？
2. 能否計算週期及頻率？
（ 40% ）
（ 40% ）
技能活動
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目四 儀表操作
依照下列二條件中各選其一，操作示波器與信號產生器，使其波形顯示在示波器以二～三
個週期及振幅以四～六大格為標準，並將波形繪於圖 4-2.38 中；量測條件：DC Offset ＝ 0 ，
duty cycle ＝ 50% ；示波器採 DC 耦合，測試棒 1 ： 1 。
一、週期： (1) 1ms V p-p
(2) 0.5ms
(3) 0.2ms
(4) 0.1ms
二、振幅： (1) 500mV p-p
(2) 2V p-p
(3) 5V p-p
(4) 10V p-p
正弦波
振幅：
週期：
水平解析度：
垂直解析度：
方波
振幅：
週期：
水平解析度：
垂直解析度：
TIME/DIV
VOLTS/DIV
(a)
TIME/DIV
VOLTS/DIV
(b)
圖 4-2.38
工作評量
1. 波形是否正確？
2. 週期及振幅是否正確？
（ 40% ）
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
148
04 基本電學實習【Ch4】.indd 148
30/7/2019 上午 09:06:31
Chapter
4 電子儀表之使用
工作項目五 利用示波器測量相位差
1. 如圖 4-2.39 所示，CH1 接於信號產生器兩端，CH2 接於可變電阻兩端，負端必須接在一起。
注意
技能活動
若未將 CH1 、 CH2 之負極接在一起，則部分元件
將被短路。
(a) 電路圖
(b) 實體圖
圖 4-2.39
2. 將信號產生器輸出電壓調整為正弦波 10kHz ， 2V （沒有特別說明即表示有效值）。
3. 按下 CH1 與 CH2 鍵， CH1 及 CH2 之 VOLTS/DIV 置於適當的位置。
4. 由示波器讀出 CH1 電源之 V m ＝
V rms ＝
；V p-p ＝
；V av ＝
；
。
5. 改變可變電阻如表 4-2.4 所示，計算相位差角度。
相位差 θ ＝ 360 ° ×
公式 4-5
相位差的格數
一個週期的格數
表 4-2.4
可變電阻 R
一個週期的格數
相位差的格數
相位差角度
10Ω
1kΩ
10kΩ
50kΩ
100kΩ
149
04 基本電學實習【Ch4】.indd 149
30/7/2019 上午 09:06:32
基本電學實習
工作評量
1. 能否正確完成相位差的測量？
（ 40% ）
2. 能否正確計算出相位差角度？
（ 40% ）
技能活動
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 信號產生器中，若正負半波不對稱應調整哪一個鈕？
2. 信號產生器－ 20dB 可以使輸出信號變為原本的多少倍？
3. 為何示波器兩個 CH 的負極一定要接在電路之同一點？否則，會造成什麼後果？
4. 示波器輸出選擇若選擇 AC 時，所測得之波形位準不準確，為什麼？
150
04 基本電學實習【Ch4】.indd 150
30/7/2019 上午 09:06:32
學習目標回顧 4
重點掃描
實習一 LCR 表的使用
1. 電解質電容器極性不可反接，否則會燒毀或爆炸。
2. 電容器：
(1) 品質因數 Q ＝ 2πfCR 。
(2) 損耗因數 D ＝
1
。
2πfCR
3. LCR 電表：
(1) 可以量測電阻值、電感值、電容值及損耗因數 D 值。
(2) 使用時必須先歸零調整。電阻和電感在歸零時，待測元件插槽需短路；電容器歸零
時，待測元件插槽需開路。
(3) 量測電容器時，待測電容器須先放電。
實習二 信號產生器與示波器的使用
4. 一般信號產生器至少能提供正弦波、三角波和方波。
5. 示波器：
(1) 面板分成： 1 電源及顯示幕控制
2 垂直控制
3 水平控制
4 觸發控制。
(2) 螢光幕以顯示兩個週期為原則。
(3) 無法直接測量電流，須先測量電阻兩端之電壓，再利用歐姆定律求得其電流。
生活應用
您知道延長線怎樣選購及使用才安全嗎？
1. 選購時應注意標示要有：
(1) UL 標章或有經國家認可的第三公正單位所核發的標章之延長線。
(2) 廠商名稱、地址、規格及型號等完整資料。
151
04 基本電學實習【Ch4】.indd 151
30/7/2019 上午 09:06:32
4 學習目標回顧
(3) 產品使用方法與注意事項。
2. 使用原則：
(1) 不要串接使用延長線。
(2) 不要拉扯電線拔除延長線插頭，應手握插頭取下。
(3) 不要捲起正在使用的延長線。
(4) 不要自行拆解、改裝延長線。
(5) 不要在延長線上同時使用多個耗電量大的電器。
152
04 基本電學實習【Ch4】.indd 152
30/7/2019 上午 09:06:32
課後習題 4
實習一 LCR 表的使用
1. LCR 表可以測量：
量電容值
(A) 只能測量電阻值
(B) 只能測量電感值
(C) 只能測
(D) 電阻值、電感值及電容值皆可測量。
2. 使用 LCR 表量測電容值或損耗因數 D ，為了不損壞儀器，須於測量前先將電
容：
(A) 充電
(B) 放電
(C) 充電後再放電
(D) 放電後再充電。
3. 下列哪一種儀表可用來測量電感器之電感量？
(A) 三用電表
(B) 示波器
(C) 瓦特表
(D) LCR 表。
4. LCR 表若可以選擇測量速度，下列何者正確？
(B) 速度愈慢，精確度愈高
(A) 速度愈快，精確度愈高
(C) 速度快、慢各測一次，再平均精確度最高
(D) 精確度與測量速度無關。
5. 有一電容器標示 204J ，則此電容器的電容量為多少？
(A) 204 ± 5%pF
(B) 0.2 ± 5% µF
(C) 2 ± 10% µF
6. 使用 LCR 表時，應先做歸零調整，如何歸零？
再做歸零調整
類而定
(D) 20 ± 10% µF 。
(A) 先將測試棒兩端短路，
(B) 先將測試棒兩端開路，再做歸零調整
(C) 視測量元件種
(D) 視測量元件大小而定。
7. 電感器的電感量標示為 302 ，則其電感量為多少？
(A) 30mH
(B) 3mH
(C) 30μH
(D) 3nH 。
實習二 信號產生器與示波器的使用
8. 一個陶瓷電容器上標示 104J 50V ，則此電容器之電容值為何？
(A) 104pF
(B) 10450pF
(C) 0.1 µF
9. 信號產生器中，信號輸出端為：
(C) INPUT VCF
10. 頻率是指：
(D) 1.04 µF 。
(A) OUTPUT TTL
(B) OUTPUT 50Ω
(D) DUTY 。
(A) 每分鐘來回的次數
(B) 週期的平方
(C) 單位為 GB
(D) 每秒鐘來回的次數。
11. 下列哪一個旋鈕可以控制頻率的大小？
(C) INPUT VCF 之電壓的高低
(A) FUNCTION
(B) AMPL
(D) OFFSET 。
12. 示波器不可以直接用來測量： (A) 電壓波形
(B) 頻率
(C) 波幅
(D) 電流。
153
04 基本電學實習【Ch4】.indd 153
30/7/2019 上午 09:06:32
4 課後習題
13. 用示波器觀測 100Hz 之信號，若其水平解析度為 2ms/DIV ，則波形一個週期
佔多少格？
(A) 2
(B) 2.5
(C) 3
(D) 5 。
14. 一般示波器上之校正用標準電源，其輸出波形、頻率及電壓分別為：
(A) 正弦波， 1kHz ， 2V p-p
(B) 正弦波， 10kHz ， 1V p-p
(C) 方波， 1kHz ， 2V p-p
(D) 方波， 10kHz ， 1V p-p。
15. 示波器之垂直解析度調整應使波形如何呈現？
(A) 愈大愈好
(B) 在上下虛線間愈大愈好
(C) 愈小愈好
(D) 一半即可。
16. 要改變觸發位準，應調整：
(A) SLOPE
(B) LEVEL
(D) SWP VAR 。
(C) LINE
17. 欲調整示波器時基線的粗細與清晰度，應調整哪一個按鈕？
(A) INTEN
(B) LEVEL
(C) FOCUS
(D) SLOPE 。
18. 操作示波器時欲選擇電源頻率作為觸發信號，應選擇觸發信號源切換開關之哪
一檔位？
(A) CH1
(B) LINE
(C) EXT
(D) TV 。
19. 能產生正弦波，方波及三角波的儀器稱為：
(A) 信號產生器
(B) 電源供應器
(C) 示波器
(D)LCR 表。
20. 某 示 波 器 量 測 一 正 弦 波 電 壓， 若 垂 直 解 析 度 為 2V/DIV ， 波 形 振 幅 佔 螢 光 幕
4DIV ，則此波形之有效值為若干？
(A) 2
(B) 2a2
(C) 4
(D) 8 。
21. 如圖 (1) 所示，水平解析度 0.1ms/DIV，CH1 及 CH2 之垂直解析度皆為 2V/DIV
，下列敘述何者有誤？
(A) i (t ) 落後 v (t )30 ° (B) v (t ) 之有效值為 3a2 V
(C) 週期 T ＝ 1ms
圖 (1)
(D) 頻率為 1kHz 。
圖 (2)
154
04 基本電學實習【Ch4】.indd 154
30/7/2019 上午 09:06:32
課後習題 4
22. 圖 (2) 為示波器量測之結果，若示波器之水平掃描時間刻度為 1μs/DIV ，垂直
刻度為 5V/DIV ，測試探棒衰減係數等於 1 ，則示波器顯示之波形為何？
(A) 頻率為 250kHz ；電壓值，（峰對峰值）為 20V 之交流信號
(B) 頻率為 250kHz ；電壓值（均方根值）為 20V 之交流信號
(C) 頻率為 1MHz ；電壓值（峰對峰值）為 20V 之交流信號
(D) 頻率為 1MHz ；電壓值（均方根值）為 20V 之交流信號。
23. 下列何者是示波器之垂直控制部分的主要功能之一？
(A) 亮度控制
(B) 水平解析度調整（ Time/DIV ）
(C) 待測信號解析度調整（ Volts/DIV ）
(D) 觸發模式選擇。
24. 一個電容器標示 203M ，其電容值為何？
(A) 0.02 μs ± 20%
(B) 0.03 μs ± 15%
(C) 0.0203 μs ± 10%
(D) 0.023 μs ± 5% 。
25. 下列電容器中，何者具有極性？
(A) 塑膠薄膜電容器
(B) 陶瓷電容器
(C) 電解電容器
(D) 雲母電容器。
26. 示波器量測交流電壓 V 1 與 V 2 的波形，如圖 (3)
所示，下列與敘述何者正確？
(A) V 1 電壓相位落後 V 2 電壓相位約 20 度
(B) V 1 電壓相位領前 V 2 電壓相位約 45 度
(C) V 1 電壓相位領前 V 2 電壓相位約 20 度
(D) V 1 電壓相位落後 V 2 電壓相位約 45 度。
圖 (3)
27. 若 示 波 器 之 測 試 棒 衰 減 比 為 10 ： 1 ， VOLT/DIV 鈕 置 於 2V/DIV ， TIME/DIV
鈕 置 於 2ms/DIV 。 當 測 量 某 週 期 信 號 時， 顯 示 波 形 在 水 平 軸 每 2 格 重 複 一
次， 垂 直 軸 高 度 6 格， 則 此 信 號 之 頻 率 f 與 峰 對 峰 值 電 壓 V p-p 分 別 為 何？
(A) f ＝ 100Hz ，V p-p ＝ 100V
(B) f ＝ 125Hz ，V p-p ＝ 60V
(C) f ＝ 250Hz ，V p-p ＝ 120V
(D) f ＝ 500Hz ，V p-p ＝ 120V 。
28. 函數波信號產生器（ Function Generator ）面板上的 ATT 或 ATTENUATOR 的
功能為何？
(A) 輸入相位調整
(B) 輸出信號偏移調整
(C) 輸入信號偏移調整
(D) 輸出信號振幅衰減調整。
155
04 基本電學實習【Ch4】.indd 155
30/7/2019 上午 09:06:32
4 課後習題
29. 示波器上的 CAL 矯正端子，其輸出波形為：
(A) 正弦波
(B) 方波
(C) 三角波
(D) 鋸齒波。
30. 圖 (4) 為 一 直 流 漣 波 電 壓 波 形， 其 直 流 平 均 值 為
Vo ，電壓漣波為△Vo ，欲使用示波器量測電壓漣波
Vo 時，選擇開關應置於哪個位置？
(A) AC
(B) DC
(C) GND
(D) ATT 。
31. 設一電容器上的標示為「 330K 」，請問其電容量約
為多少法拉？
圖 (4)
(A) 33 × 10
－ 12
(B) 330 × 10
－ 12
(C) 33 × 10
－6
(D) 330 × 10
－6
。
32. 某示波器的水平刻度調整鈕切換在 5μs 檔位，垂直刻度調整鈕切換在 10mV 檔
位。假設所顯示的波形最高與最低垂直間距為 3.6 格，且該波形一個週期佔用
4 格，則此波形之 V p-p 與頻率各分別為多少？
(A) 12mV 、 60kHz
(B) 24mV 、 50kHz
(C) 24mV 、 60kHz
(D) 36mV 、 50kHz 。
33. 圖 (5) 為一數位儲存示波器在直流
檔 位 下 的 測 量 畫 面， 下 列 何 者 敘
述有誤？
(A) 觸發信號源為 CH1
(B) 信 號 Vo 1 與 Vo 2 的 頻 率 約 為 10
kHz
(C) CH2 信號的平均值 Vo 2（ ave ）
約為 5V
(D) CH1 信號 Vo 1 的峰對峰振幅約
為 20V 。
圖 (5)
34. 使用 LCR 表測量電阻器、電感器
及電容器，下列何者敘述正確？
(A) 測量電容器時，先將測試棒兩端短路，再做歸零調整
(B) 測量電感器時，先將測試棒兩端開路，再做歸零調整
(C) 測量電阻器時，先將測試棒兩端短路，再做歸零調整
(D) 不需做歸零調整。
156
04 基本電學實習【Ch4】.indd 156
30/7/2019 上午 09:06:33
Chapter
5 直流暫態
教學節數： 6 節
學習本章前須先學會第 4 章電子儀表之使用。本章分成 RC 暫態電路實驗及 RL 暫態電路實驗兩個
實習。
本章節次
學習目標
實習一 RC 暫態電路實驗
實習二 RL 暫態電路實驗
1. 熟悉 RC 暫態電路的原理及特性。
2. 熟悉 RL 暫態電路的原理及特性。
3. 熟悉暫態電路的應用。
157
05 基本電學實習【Ch5】.indd 157
30/7/2019 上午 09:09:07
基本電學實習
實習一 RC 暫態電路實驗
相關知識學習
圖 5-1.1 為 RC 充放電電路。當開關 SW 未切至位置 1
時，電容器未儲存任何電荷。當 t ＝ 0 時，開關 SW → 1 ，
電源 E 流出的電流 i (t ) 經 R 向電容器 C 充電，電容器兩端
電壓 V C (t ) 從 0 隨著時間 t 逐漸增加，經過一段時間後，電
容器兩端的電壓 V C (t) 會因電荷被充滿而等於電源電壓 E ；
圖 5-1.1 RC 充放電電路
換言之，t ＝ 0 時，SW → 1 ，V C (t) 從 0 漸漸增至 E ，這段時間稱為 RC 充電暫態（ Transient
State ），V C (t) 經過大約 5 倍的時間常數（τ ＝ RC ）充滿後就一直保持 E 不變，此種穩
定狀態稱為穩態（ Steady State ），如圖 5-1.2(a) 所示。
圖 5-1.2 為 RC 充電的三個暫態曲線，其方程式為：
t
V C (t ) ＝ E (1 － e － RC )
i (t ) ＝
E － t
e RC
R
t
公式 5-1
V R (t ) ＝ Ee － RC
(a) RC 充電電容器電壓 VC (t )
式 中，e 為 自 然 對 數 之 基 數， 其 值 為
2.7182818 …，
e0 ＝ 1
e
－1
≒ 0.368
e
－2
≒ 0.135
e
－3
≒ 0.050
e
－4
≒ 0.018
e
－5
≒0
(b) RC 充電電流 i (t )
(c) RC 充電時電阻器兩端之電壓 V R (t )
圖 5-1.2 RC 充電的暫態曲線
158
05 基本電學實習【Ch5】.indd 158
30/7/2019 上午 09:09:08
Chapter
5 直流暫態
當 電 容 器 充 滿 以 後，V C (t ) ＝ E ， 電
路呈現穩定狀態。若此時開關 SW 切換至
「 2 」的位置，電容器開始放電，電容器
兩端的電壓 V C (t ) 隨時間逐漸降低，經過
大約 5 倍的時間常數（τ ＝ RC ）後，V C (t )
(a) RC 放電電容器電壓 VC (t )
將降為 0 ，其變化情形如圖 5-1.3(a) 所示。
圖 5-1.3 為 RC 放 電 的 三 個 暫 態 曲 線， 其
方程式分別為：
t
V C (t ) ＝ Ee － RC
i (t ) ＝－
E － t
e RC
R
(b) RC 放電電流 i (t )
（負號表示與原電路電流方向相反）
t
V R (t ) ＝－ Ee － RC
（負號表示與原電阻電壓極性相反）
(c) RC 放電時電阻器兩端之電壓 V R (t )
公式 5-2
圖 5-1.3 RC 放電的暫態曲線
例題 5-1
如圖所示，開關 SW 置於 b 很久時間，當 t ＝ 0 時，開關由
b 切至 a ，試求：
(1) 時間常數 τ 為何？ V R (t )、V C (t )、i (t ) 方程式各為何？
(2) t ＝ 0 時，V R (t )、V C (t )、i (t ) 各為何？
(3) t ＝ 1 秒時，V R (t )、V C (t )、i (t ) 各為何？
(4) t ＝ 2 秒時，V R (t )、V C (t )、i (t ) 各為何？
(5) 開關 SW 切至 a 多久才能使 i (t ) 變為 0 ？
解 (1) 時間常數 τ ＝ RC ＝ 10×103×100×10 － 6 ＝ 1 秒
V R (t ) ＝ Ee
V C (t )
－
t
RC ＝
10e
t
＝ E (1 － e － RC
－
t
1＝
10e
－t
) ＝ 10 (1 － e
V
－
t
1
) ＝ 10 (1 － e
－t
)V
t
E － t
E
－
－t
1＝ e
mA
e RC ＝
3 e
R
10×10
t ＝ 0 時，即充電瞬間，電容器 C 視同短路（V C ＝ 0），故 V C ＝ 0V、V R ＝ 10V，
V
10
＝ 1mA
依 KVL i ＝ R ＝
R
10×103
亦可把 t 用 0 代入 V C (t )、V R (t )、i (t ) 三個方程式，即得：
i (t ) ＝
(2) 1
2
V c (t ) ＝ E (1 － e
V R (t ) ＝ Ee
05 基本電學實習【Ch5】.indd 159
i (t ) ＝
－
－
t
RC
t
RC ＝
) ＝ 10 (1 － e
10e
－0
－0
159
) ＝ 0V
＝ 10V
E － t
－
e RC ＝ e 0 ＝ 1mA
R
30/7/2019 上午 09:09:09
V R (t ) ＝ Ee
－
t
RC ＝
V C (t ) ＝ E (1 － e
－
10e
t
RC
－
t
1＝
10e
－t
) ＝ 10 (1 － e
V
－
t
1
) ＝ 10 (1 － e
－1
)V
t
E － t
E
－
－t
1＝ e
mA
e RC ＝
3 e
R
×
10 10
(2) 1 t ＝ 0 時，即充電瞬間，電容器 C 視同短路（V C ＝ 0），故 V C ＝ 0V、V R ＝ 10V，
基本電學實習
V
10
＝ 1mA
依 KVL i ＝ R ＝
×
R
10 103
2 亦可把 t 用 0 代入 V C (t )、V R (t )、i (t ) 三個方程式，即得：
i (t ) ＝
V c (t ) ＝ E (1 － e
V R (t )
－
t
RC
t
＝ Ee － RC ＝
) ＝ 10 (1 － e
－0
10e
－0
) ＝ 0V
＝ 10V
E － t
－
e RC ＝ e 0 ＝ 1mA
R
(3) t ＝ 1 時，即一倍的時間常數，t 以 1 代入 V C (t)、V R (t)、i (t ) 三個方程式，即得：
i (t ) ＝
V C (t ) ＝ E (1 － e
V R (t )
－
t
＝ Ee － RC ＝
t
RC
) ＝ 10 (1 － e
10e
－1
－1
) ＝ 6.32V
＝ 3.68V（亦可用 KVL V R (t ) ＝ 10 －V C (t ) ＝ 10 － 6.32 ＝ 3.68V）
E － t
V (t )
3.68
－
＝ 0.368mA）
e RC ＝ e 1 ＝ 0.368mA（亦可 i (t ) ＝ R ＝
R
R
10×103
(4) t ＝ 2 時，即二倍的時間常數，t 以 2 代入 V C (t )、V R (t )、i (t ) 三個方程式，即得：
i (t ) ＝
V C (t ) ＝ E (1 － e
V R (t )
－
t
＝ Ee － RC ＝
t
RC
) ＝ 10 (1 － e
10e
－2
－2
) ＝ 8.65V
＝ 1.35V
E － t
－
e RC ＝ e 2 ＝ 0.135mA
R
(5) i (t ) 變為 0 即表示已達穩態，所以開關 SW 切至 a 要大約 5 倍時間常數才會達到穩態，即
t ＝ 5 秒後，i (t ) 才會變為 0。
i (t ) ＝
例題 5-2
如圖所示，開關 SW 閉合（closed）很久後，當 t ＝
0 時，開關 SW 打開（open），求：
(1) 放電的時間常數 τ 為何？
(2) 開關 SW 打開經過大約 3 倍時間常數 V C (t )、
i (t )、V R (t ) 各為何？
(3) t ＝ 2 秒時，V C (t )、i (t ) 各為何？
解 當開關 SW 閉合很久，即充電已達穩態，電容器 C 視為斷路：
3×103
＝
×
＝ 10V
VC
30
6×103 ＋ 3×103
－
－
(1) 放電時間常數 τ ＝ RC ＝ (R 2 ＋ R 3)C ＝ (2×103 ＋ 3×103)×20×10 6 ＝ 100×10 3 ＝ 0.1 秒
(2) 3 倍時間常數即 t ＝ 3τ ＝ 0.3 秒
V C (t ) ＝ Ee
－
t
RC ＝
10e
－3
≒ 0.5V
E － t
10
－
e 3 ≒－ 0.1mA
e RC ＝－
R
2×103 ＋ 3×103
V (t )
0.5
＝－
＝－ 0.1mA）
（亦可 i (t ) ＝－ C
3
R
2×10 ＋ 3×103
－
V R (t ) ＝ i (t )×R 2 ＝－ 0.1×10 3×2×103 ＝－ 0.2V
(3) t ＝ 2 秒時，放電已達穩態，V C (t ) ＝ 0V，i (t ) ＝ 0A
i (t ) ＝－
160
05 基本電學實習【Ch5】.indd 160
30/7/2019 上午 09:09:09
Chapter
5 直流暫態
如圖 5-1.1 所示，開關 SW 若撥在「 1 」的位置，表示電容器充電，若撥在「 2 」的
位置，表示電容器放電。實務上是不可能用人力撥接的，因此可以使用一個方波來模擬
電源，正半波表示電容器充電，負半波表示電容器放電，如圖 5-1.4 所示，方波的週期
不宜小於 10 倍的時間常數（τ ），即 T ≥10RC ，才可以完整看到電容器的充電過程。
(a) 電路圖
(b) 波形圖
圖 5-1.4
τ ＝ RC ＝ 1k × 0.1µ ＝ 0.1ms
T ≥10RC ＝ 1ms
f＝
1
≤1kHz
T
所以圖 5-1.4(a) 中，把電源 V S (t ) 的頻率選擇 1kHz ，其所得之波形如圖 5-1.4(b) 所
示。
161
05 基本電學實習【Ch5】.indd 161
30/7/2019 上午 09:09:09
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
材料表
技能活動
1. 熟悉 RC 暫態電路的原理及特性。
2. 熟悉 RC 暫態電路的應用。
材料
品名
規格
數量
1
電容器
1000µF，16V
1
2
電容器
0.1µF，16V
1
3
電阻器
10kΩ，1/2W
1
4
可變電阻器
1kΩ，B 型
1
備註
實習步驟
工作項目一 RC 充放電實驗
1. 如圖 5-1.5 所示，使用數位電表 DCV 10 檔量測 V C (t ) 。
2. 計算時間常數 τ ＝
秒。
3. 將開關 SW 由 2 切換至 1 的位置，同時按下碼表，觀看三用電表之電壓達 6.32V 後，再
按下碼表，將時間 τ ＝
秒記錄下來，與步驟 2. 是否相等？
。
4. 將 開 關 SW 由 1 再 撥 回 2 ， 50 秒 後 再 把 開 關 SW 由 2 切 換 至 1 的 位 置， 每 10 秒 量 測
V C (t ) 電壓，並記錄在表 5-1.1 ，表中 V R (t ) 及 i (t ) 請利用公式計算獲得。
表 5-1.1 RC 充電
時間 t
V C (t )
V R (t ) ＝ E － V C (t )
i (t ) ＝
V R (t )
R
0秒
10 秒
20 秒
30 秒
40 秒
50 秒
圖 5-1.5
60 秒
162
05 基本電學實習【Ch5】.indd 162
30/7/2019 上午 09:09:10
Chapter
5 直流暫態
5. 將 表 5-1.1 之 數 據 繪 製 RC 充 電 暫 態 曲 線 於 圖
5-1.6 。
6. 觀察圖 5-1.6 是否與圖 5-1.2 相同？
技能活動
。
7. 將開關 SW 由 1 切換至 2 （切換前先確定 V C ＝
10V ）， 每 10 秒 測 V C (t ) 電 壓， 並 記 錄 在 表 51.2 ，表中 V R (t ) 及 i (t ) 請利用公式計算獲得。
表 5-1.2 RC 放電
時間 t
V C (t )
V R (t ) ＝－ V C (t )
i (t ) ＝－
V C (t )
R
0秒
10 秒
20 秒
30 秒
40 秒
50 秒
60 秒
8. 將 表 5-1.2 之 數 據 繪 製 RC 放 電 暫 態 曲 線 於 圖
圖 5-1.6
5-1.7 。
圖 5-1.7
9. 觀察圖 5-1.7 是否與圖 5-1.3 相同？
。
163
05 基本電學實習【Ch5】.indd 163
30/7/2019 上午 09:09:11
基本電學實習
工作評量
1. 能否正確利用電表完成 RC 充電暫態曲線？
（ 40% ）
2. 能否正確利用電表完成 RC 放電暫態曲線？
（ 40% ）
技能活動
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
工作項目二 利用雙軌示波器做 RC 充放電實驗
1. 如圖 5-1.8 所示，將可變電阻調至最大值。
2. 將信號產生器之波形選擇為方波 1kHz/2V ，正半波的效果與
直流 2V 一樣做 RC 充電，負半波時進行 RC 放電。
3. 如圖 5-1.9 所示，將示波器 CH1 接於信號產生器， CH2 接於
電容器兩端，再把示波器的水平解析度調整鈕設定於 0.2ms/
圖 5-1.8
DIV ， CH1 及 CH2 的垂直解析度調整鈕設定於 1V/DIV ， AC/
DC 鍵選擇 DC （螢幕下方會顯示
的符號）。
圖 5-1.9
4. 將 雙 軌 示 波 器（ dual trace oscilloscope ） CH1 及 CH2 的 波 形 繪 製 於 圖 5-1.10(a) ， CH2
。在波形圖上找出時間常數 τ 為何？
的波形是否與 5-1.4(b) 相同？
是否與計算值相同？
。
。
164
05 基本電學實習【Ch5】.indd 164
30/7/2019 上午 09:09:11
Chapter
5 直流暫態
技能活動
(a) 電源與 VC (t )
(b) 電源與 V R (t )
圖 5-1.10
5. 將可變電阻值調小，時間常數是否也會隨之改變？
逐漸變大或逐漸變小？
。
。
6. 如 欲 測 量 V R (t ) 之 波 形 則 須 將 圖 5-1.9 之 電 阻 與 電 容 互 換， 重 做 步 驟 3. 、 4. 即 可 測 得
V R (t ) ，並將波形繪製於圖 5-1.10(b) 中。
7. 求 i (t ) 時因無法以示波器直接測得，須將 V R (t ) 除以 R 即為 i (t ) 。
工作評量
1. 能否正確完成 RC 充電實驗操作？
（ 40% ）
2. 能否正確完成 RC 放電實驗操作？
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，V S (t ) 為 1kHz ， 2V 之方波，則 V C (t ) 的波形為何？
2. 如圖 (2) 所示，時間常數 τ
為 何？ 當 t ＝ 0 時， 開 關
SW 閉 合， 1 秒 後 V C (t ) 、
i (t ) 、V R (t ) 各為何？
圖 (1)
圖 (2)
165
05 基本電學實習【Ch5】.indd 165
30/7/2019 上午 09:09:12
基本電學實習
3. 如圖 (3) 所示電路，若 t ＝ 0 時，開關 SW 閉合，
試求：
(1) 當 t ＝ 9ms 時， 4kΩ 之電流為何？
技能活動
(2) 若 t ＝ 9ms 時，開關 SW 打開，則 t ＝ 10ms 時，
V C (t ) 為何？
圖 (3)
166
05 基本電學實習【Ch5】.indd 166
30/7/2019 上午 09:09:12
Chapter
5 直流暫態
實習二 RL 暫態電路實驗
相關知識學習
圖 5-2.1 為 RL 充放電電路，電路中的電感器 L 假設未儲存能量，若將開關 SW 切到
1 的位置，電感器 L 兩端根據楞次定律（ Lenz's law ），會瞬間感應一自感應電勢（e ＝
L △ i / △ t ）， 反 抗 電 流 增 加， 所 以 閉 合 瞬 間，V L (t ) ＝ E ， 此 時 V L (t ) 最 大，i (t ) ＝ 0 ，
V R (t ) ＝ 0 ，然後隨著時間 t 的增加而△i / △t 逐漸減小，即 V L (t ) 逐漸減小，使 i (t ) 逐漸
增大，直到 V L (t ) 變為 0 ，電路電流 i (t ) 變為 i (t ) ＝ E /R ，電路將不再改變，稱為進入穩
態（ Steady State ），從開關 SW 切到 1 的位置，i (t ) ＝ 0 逐漸增加至 i (t ) ＝ E /R ，這段
時間稱為 RL 充電暫態（ Transient State ）現象。充電暫態曲線如圖 5-2.2 所示，其方程
式如下：
圖 5-2.1 RL 充放電電路
V L (t ) ＝ Ee －
i (t ) ＝
公式 5-3
L
R
(b) RL 充電電流 i (t )
Rt
L
Rt
E
－
(1 － e L )
R
V R (t ) ＝ E (1 － e －
τ＝
(a) RL 充電時電感器兩端之電壓 V L (t )
Rt
L
)
(c) RL 充電時電阻器兩端之電壓 V R (t )
圖 5-2.2 RL 充電暫態曲線
167
05 基本電學實習【Ch5】.indd 167
30/7/2019 上午 09:09:12
基本電學實習
由 RL 充電暫態曲線可明顯看出，RL 充電需經過大約 5 倍的時間常數才能完成充
電而進入穩態，和 RC 充電暫態不同的是，RL 充電的時間常數是 τ ＝ L /R 。
圖 5-2.1 若電感完全充電後，將開關
SW 切換至 2 的位置，電感開始放電，根
據楞次定律，電流 i (t ) 欲減少，電感器會
感應一個電動勢來反抗電流 i (t ) 減少，其
V L (t ) 將感應一個與原來極性相反的感應
電動勢來繼續供應電流，能量逐漸釋放，
(a) RL 放電時電感器兩端之電壓 V L (t )
直到 V L (t ) ＝ 0 ，完成放電。暫態曲線如
圖 5-2.3 所示，其方程式如下：
V L (t ) ＝－ Ee －
Rt
L
（負號表示與原電感電壓極性相反）
i (t ) ＝
(b) RL 放電電流 i (t )
E － Rt
e L
R
V R (t ) ＝ Ee －
Rt
L
公式 5-4
(c) RL 放電時電阻器兩端之電壓 V R (t )
圖 5-2.3 RL 放電暫態曲線
例題 5-3
如圖所示，當 t ＝ 0 時，開關 SW 閉合，試求：
(1) 充電的時間常數 τ 為何？
(2) t ＝ 0 時 V L (t )、V R (t )、i (t ) 各為何？
(3) t ＝ 100µs 時，V L (t )、V R (t )、i (t ) 各為何？
(4) 開關 SW 閉合後多久，電路電流 i (t ) 才會到達最大值？
－
L
10×10 3
＝ 0.1ms ＝ 100µs
解 (1) 時間常數 τ ＝ ＝
100
R
(2) t ＝ 0，即開關 SW 閉合瞬間，電感器 L 呈現斷路，V L (0) ＝ 10V，V R (0) ＝ 0，
i (0) ＝ 0
(3) t ＝ 100µs，即開關 SW 閉合，經過大約 1 倍時間常數的狀態：
1
168
V L (t ) ＝ Ee
i (t ) ＝
－
Rt
L
＝ 10e － 1 ＝ 3.68V
Rt
E
10
－
－
(1 － e L ) ＝
(1 － e 1) ＝ 0.1×0.632 ＝ 63.2mA
R
100
V R (t ) ＝ E (1 － e
2
05 基本電學實習【Ch5】.indd 168
V L (t ) ＝ Ee
－
Rt
L
－
Rt
L
) ＝ 10 (1 － e
－1
) ＝ 6.32V
＝ 10e － 1 ＝ 3.68V
V R (t ) ＝ E － V L (t ) ＝ 10 － 3.68 ＝ 6.32V
30/7/2019 上午 09:09:13
(4) 開關 SW 閉合後多久，電路電流 i (t ) 才會到達最大值？
－
L
10×10 3
＝ 0.1ms ＝ 100µs
＝
100
R
(2) t ＝ 0，即開關 SW 閉合瞬間，電感器 L 呈現斷路，V L (0) ＝ 10V，V R (0) ＝ 0，
i (0) ＝ 0
(3) t ＝ 100µs，即開關 SW 閉合，經過一倍時間常數的狀態：
Chapter
解 (1) 時間常數 τ ＝
1
V L (t )
Rt
＝ Ee － L
i (t ) ＝
＝ 10e － 1 ＝ 3.68V
Rt
E
10
－
－
(1 － e 1) ＝ 0.1×0.632 ＝ 63.2mA
(1 － e L ) ＝
R
100
V R (t ) ＝ E (1 － e
2
V L (t )
5 直流暫態
Rt
＝ Ee － L
－
Rt
L
) ＝ 10 (1 － e
－1
) ＝ 6.32V
＝ 10e － 1 ＝ 3.68V
V R (t ) ＝ E － V L (t ) ＝ 10 － 3.68 ＝ 6.32V
VR
6.32
＝
＝ 63.2mA
R
100
1 2 方法皆可，亦可互為驗算。
(4) i (t ) 最大時，即電路呈現穩態，所以 i (t ) 達到最大值須經過大約 5 倍的時間常數。
L
t ＝ 5τ ＝ ＝ 500µs
R
i (t ) ＝
例題 5-4
電 路 如 圖 所 示， 開 關 SW 在 開 路 的 狀 態 至 少 超 過
10ms，求：
(1) 當 t ＝ 0 時，開關 SW 閉合，閉合瞬間 V L 、I S 各
為何？
(2) 開關 SW 閉合多久 i L (t ) 才會變為 0 ？
解 開關 SW 在開路時，時間常數為 1ms，開關 SW 在開路狀態 10ms 以上，即表示充電已達穩
50
＝ 0.5A
態，此時 i L (t ) ＝
80 ＋ 20
(1) 當開關 SW 閉合瞬間，為保持 i L (t ) ＝ 0.5A 不變，電感器會產生自感應電勢：
V L ＝－ 20×0.5 ＝－ 10V，如下圖 I S ＝ I － i L ＝
50
1
－ 0.5 ＝ A
80
8
(2) i L (t ) 放電完畢就會變為 0，即開關 SW 閉合，經過大約 5 倍時間常數會使 i L (t ) 變為 0。
－
L
100×10 3
＝ 25ms
t ＝ 5τ ＝ 5 ＝ 5×
20
R
169
05 基本電學實習【Ch5】.indd 169
30/7/2019 上午 09:09:13
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 熟悉 RL 暫態電路的原理及作用。
2. 熟悉 RL 暫態電路的應用。
材料表
材料
品名
規格
數量
備註
1
電感器
10mH
1
內阻 5Ω 以下
2
可變電阻器
2kΩ，B 型
1
實習步驟
工作項目一 利用示波器做 R -L 充放電實驗
1. 如圖 5-2.4 所示，將可變電阻調到最大值。
2. 將信號產生器之波形選擇為方波 10kHz/2V 。
3. 如圖 5-2.5 所示，將示波器 CH1 接於信號產生器，
CH2 接於電感器兩端，再把示波器的水平解析度調
整 鈕 設 定 於 20µs/DIV ， CH1 及 CH2 的 垂 直 解 析 度
圖 5-2.4
調整鈕設定於 1V/DIV ， AC/DC 鍵選擇 DC （螢幕下
方會顯示
的符號）。
圖 5-2.5
4. 調整可變電阻使波形如圖 5-2.5 之示波器波形。
170
05 基本電學實習【Ch5】.indd 170
30/7/2019 上午 09:09:14
Chapter
5 直流暫態
5. 將 示 波 器 CH1 及 CH2 的 波 形 繪 製 於 圖 5-2.6(a) ， CH2 的 波 形 是 否 與 圖 5-2.2(a) 及 圖
5-2.3(a) 相同？
。從波形圖上找出時間常數 τ 為何？
與計算值相同？
，為什麼？
。
技能活動
注意
，是否
電感器不是純電感，其內容含若干電阻，因此會有一些誤差。
(a) 電源與 V L (t )
(b) 電源與 V R (t )
圖 5-2.6
6. 將可變電阻調小，時間常數是否也會隨之改變？
，逐漸變大或逐漸變小？
。
7. 將圖 5-2.5 之電阻器及電感器位置互換，即可測得電源 V R (t ) 的波形，並將波形繪製在圖
5-2.6(b) ， CH2 的波形是否與圖 5-2.2(c) 及圖 5-2.3(c) 相同？
。
工作評量
1. 能否正確完成 RL 充電實驗操作？
（ 40% ）
2. 能否正確完成 RL 放電實驗操作？
（ 40% ）
3. 能否注意工業安全及工作環境的維護？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 若有一 RL 串聯電路，欲利用雙軌示波器同時顯示 V R (t ) 和 V L (t ) 之波形，該如何連接？
試繪簡圖並說明之。
171
05 基本電學實習【Ch5】.indd 171
30/7/2019 上午 09:09:14
基本電學實習
2. 如圖 (1) 所示，時間常數 τ 為何？當 t ＝ 0 時，開關 SW 由 a 切向 b ，當 t ＝ 200µs 時，
V L (t ) 、i (t ) 、V R (t ) 各為何？
技能活動
圖 (1)
圖 (2)
3. 如圖 (2) 所示，當 t ＝ 0 時，開關 SW 閉合，開始充電之 V L (t ) 、i (t ) 各為何？經 10 秒後，
將開關 SW 打開，電感器兩端之電壓方程式 V L (t ) 各為何？
172
05 基本電學實習【Ch5】.indd 172
30/7/2019 上午 09:09:14
學習目標回顧 5
重點掃描
實習一 RC 暫態電路實驗
1. RC 充放電之時間常數 τ ＝ RC 。
t
－
2. RC 充電：V C (t ) ＝ E (1 － e RC )
t
E
i (t ) ＝ e － RC
R
t
V R (t ) ＝ Ee － RC
t
－
3. RC 放電：V C (t ) ＝ Ee RC
t
E
i (t ) ＝－ e － RC
R
t
V R (t ) ＝－ Ee － RC
4. 示波器兩個信號輸入端（ CH1 和 CH2）的接地線在示波器內部是短接在一起，因此
CH1 和 CH2 的負極一定要接在同一個點，否則兩負極間的元件會被短路。
實習二 RL 暫態電路實驗
5. RL 充放電之時間常數：τ ＝
L
R
Rt
－
6. RL 充電：V L (t ) ＝ Ee L
Rt
E
i (t ) ＝ (1 － e － L )
R
V R (t ) ＝ E (1 － e －
Rt
L
)
Rt
－
L
7. RL 放電：V L (t ) ＝－ Ee
Rt
E
i (t ) ＝ e － L
R
V R (t ) ＝ Ee －
Rt
L
8. 楞次定律（ Lenz's law）：感應電動勢所產生之感應電流係反抗磁通變化的方向。
173
05 基本電學實習【Ch5】.indd 173
30/7/2019 上午 09:09:15
5 學習目標回顧
生活應用
您有沒有想過家中電燈的開關是否安全？
下圖是燈泡和開關的接法。當開關閉合時，兩種接法都能夠使燈泡亮起來，但左圖是不安
全的，當開關 OFF 後，燈泡是和火線連接是帶著電，如果不小心觸碰到燈泡內部結構就
可能發生觸電事故。右圖是安全的，開關 OFF 後，燈泡是和地線連接，即使接觸了燈泡
的內部，也不會觸電。
174
05 基本電學實習【Ch5】.indd 174
30/7/2019 上午 09:09:15
課後習題 5
實習一 RC 暫態電路實驗
1. RC 串聯電路，其時間常數為：
(A)
C
R
(B) RC
(C) R 2C
(D) RC 2。
2. 如 圖 (1) 所 示， 時 間 t ＝ 0 時， 將 開 關 SW 閉 合，
電容器初始電壓等於 0 ，下列何者正確？
1
－ RC
(A) V R (t ) ＝ E (1 － e
(B) i (t ) ＝
)
E － 1
e RC
R
(C) V C (t ) ＝ E (1 － e
圖 (1)
1
－ RC
)
1
－
(D) VC (t ) ＝ Ee RC 。
3. 如圖 (2) 所示，開關在 1 的位置達穩定狀態，
開關 SW 投至 2 瞬間，i (t ) 多少安培？
(A) － 6A
(B) － 2A
(C) 2A
(D) 6A 。
圖 (2)
4. 如圖 (3) 所示，V S (t ) 是一方波電源，頻率 10kHz ，則
V R (t ) 之波形為何？
(A)
(B)
(C)
(D)
。
圖 (3)
5. 如圖 (4) 所示，利用雙軌示波器測量 V R 及 V C ，下列
敘述何者正確？
(A)
(B)
圖 (4)
(C)
(D)
。
175
05 基本電學實習【Ch5】.indd 175
30/7/2019 上午 09:09:16
5 課後習題
6. 如圖 (5) 所示，當時間 t ＝ 0 時，將開關 SW 閉合，
經過 0.2 秒後 V C (t ) 為多少伏特？
(A) 1.35V
(B) 3.68V
(C) 6.32V
(D) 8.65V 。
圖 (5)
實習二 RL 暫態電路實驗
7. 做 RC 或 RL 暫態實驗，電源波形必須選擇下列何種波形來模擬充放電？
(A) 正弦波
(B) 三角波
(C) 方波
(D) 鋸齒波。
8. 欲利用雙軌示波器同時測量 V L (t ) 及 V R (t ) ，下列敘述何者正確？
(A)
(B)
(C)
(D)
。
9. 如圖 (6) 所示，當時間 t ＝ 0 時，將 SW 閉合，經過 20 毫秒後，V L (t ) 為多少
伏特？
(A) 2.7V
(B) 3.68V
(C) 8.65V
(D) 17.3V 。
10. 同上題，達到穩態後將開關 SW 打開瞬
間，V L (t ) 為多少伏特？
(A) － 24V
(B) － 20V
(C) 20V
(D) 24V 。
11. 同上題，電感放電時的時間常數為多少
圖 (6)
ms ？
(A)
3
ms
25
(B)
25
ms
3
(C) 10ms
(D) 20ms 。
176
05 基本電學實習【Ch5】.indd 176
30/7/2019 上午 09:09:17
課後習題 5
12. 如 圖 (7) 所 示 電 路， 在 SW 接 通 之 瞬 間， 線
路電流 I 為多少安培？
(A) 0A
(B) 3A
(C) 4A
(D) 5A 。
13. 直流電壓 E 對 RL 串聯電路充電，初始電流
圖 (7)
為 0 ，則電阻 R 兩端的電壓方程式為何？
－
(A) V R (t ) ＝ E (1 － e
(C) V R (t ) ＝ Ee
Rt
L
)
Lt
－
R
－
(B) V R (t ) ＝ E (1 － e
(D) V R (t ) ＝ Ee
Rt
－
L
Lt
R
)
。
14. 如圖 (8) 所示的 RC 充電電路，C 之初始電壓為 0V ，開關 K 閉合後經過一個
時間常數時，電容 C 之端電壓 V C 約為多少伏特？
(A) 6.3V
(B) 7.3V
(C) 8.3V
(D) 9.3V 。
圖 (8)
圖 (9)
15. 如圖 (9) 所示之電路，為 RL 直流電路充電的暫態實驗，開關 S 在位置 2 已有
一段很長的時間。現在將開關 S 撥至位置 1 ，則下列敘述何者錯誤？
(A) 將開關 S 撥至位置 1 的瞬間，電感器的端電壓 V L ＝ 15V ，電路電流 I ＝ 0
(B) 充電時間，電感器的端電壓 V L 逐漸減小，電路電流 I 則逐漸增大
(C) 穩定時，電感器的端電壓 V L ＝ 0 ，電感器視同短路
(D) 時間常數 τ ＝ 1µs 。
16. 一個 RC 充放電之電路如圖 (10) 所示，直流電壓源 E 等於 10V ，若一開始開
關 K 接於 1 的位置，且電容器 C 之初始電壓為 0V ，經過二十個 RC 時間常數後，
開 關 切 換 至 2 的 位 置， 再 經 過 10 秒 後， 電 容 器
端電壓 V O 之值約為多少伏特？
(A) 0V
(B) 0.6V
(C) 1V
(D) 2V 。
圖 (10)
177
05 基本電學實習【Ch5】.indd 177
30/7/2019 上午 09:09:17
5 課後習題
17. 如圖 (11) 所示電路，當開關 S 閉合經過一段長時間達到穩態後， 1µF 電容器
上的電壓為多少伏特？
(A) 0.6V
(B) 0.8V
圖 (11)
(C) 1V
(D) 1.2V 。
圖 (12)
18. 如圖 (12) 所示電路，在開關閉合前已達穩態。若開關 S 在 t ＝ 0 時閉合，且
開關閉合的瞬間 V C ＝ 0V 。請問 t ＝ 3ms 時，電容兩端之電壓 V C 應為何？
(A) 12e
－3
(B) － 12e
V
(C) 12 － 2e
－3
V
(D) 12e
－3
－3
V
－ 12V 。
19. 如圖 (13) 所示之電路，V i 輸入一方波電壓，由示波器
所量測介於 V i 與 V O 間的電阻 R 電壓波形（V i － V O ）
為何？
(A)
(B)
(C)
(D)
圖 (13)
。
178
05 基本電學實習【Ch5】.indd 178
30/7/2019 上午 09:09:18
Chapter
6 交流電路
教學節數： 9 節
交流電路因受儲能元件的影響，使電壓與電流產生相位差，因此產生一些直流電路所沒有的特性，
將於本章介紹。本章共分三個實習單元，教學時數共 9 小時，每週 3 小時，共分 3 週完成。
本章節次
學習目標
實習一
實習二
實習三
1. 了解交流電壓的波形、頻率和週期等特性。
2. 熟悉各種負載對交流電壓與電流的相位關
係。
3. 熟悉 RLC 串聯電路的特性。
4. 熟悉 RLC 並聯電路的特性。
5. 了解諧振的條件。
6. 熟悉品質因數、選擇性及頻帶寬度等諧振特
性。
06 基本電學實習【Ch6】.indd 179
交流電壓及電流實習
交流 RLC 串、並聯電路實習
諧振電路實習
31/7/2019 下午 02:28:58
基本電學實習
實習一 交流電壓及電流實習
相關知識學習
一 波形
交流電源係指電壓大小和極性會隨時間而改
最大值
變，常用的交流電源有正弦波、三角波及方波，而
一 般 交 流 發 電 機 產 生 的 基 本 波 形 為 正 弦 波， 如 圖
峰對峰值
6-1.1 所示。
交流電源最常見的名詞如下：
1. 頻率：交流電源在 1 秒的時間內重複的週數，以
週期
圖 6-1.1
f 表示。
正弦波
2. 週期：完成一週所需要的時間，以 T 表示。
3. 最大值：波形變化一週的最大波幅，以 V m 表示。
4. 峰對峰值：波形一週中，波峰與波谷間之值，以 V p-p 表示。
5. 平均值：一般以 V av 表示，
對稱波形之平均值＝
正半波面積
半週期的時間
非對稱波形之平均值＝
正半波面積－負半波面積
一個週期的時間
6. 有效值：交流電與直流電加於同一電阻負載，若產生相同的熱效應，則此直流值即
為交流的有效值，又稱均方根值，以 V eff 或 V rms 表示。交流電壓表或交流電流表所
指示的值即為有效值。
對正弦波而言，最大值、平均值及有效值的關係如下：
V p-p ＝ 2V m
V av ＝
2
V ＝ 0.636V m
π m
V eff ＝
1
V m ＝ 0.707V m
a2
波形因數（ form factor ， FF ）和波峰因數（ crest factor ， CF ）為評估交流波形的兩
個重要參數，定義如下：
180
06 基本電學實習【Ch6】.indd 180
30/7/2019 上午 10:05:55
Chapter
波形因數＝
有效值
平均值
波峰因數＝
6 交流電路
最大值
有效值
二 交流電路
1 純電阻電路
圖 6-1.2(a) 為一純電阻電路，電源為一交流電壓 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ，加於純電阻 R
兩端，根據歐姆定律：
i (t ) ＝
v S (t )
V sin(ωt )
＝ m
＝ I m sin(ωt )
R
R
(a) 電路圖
；
（
Vm
＝ Im）
R
(b) 波形圖
圖 6-1.2
(c) 相量圖
純電阻電路的特性
純電阻電路的特性為：
1. 電流 i (t ) 與電壓 v S (t ) 同相，如圖 6-1.2(b) 所示。
! ＝ R ＝ R ∠0 ° (Ω) 。
2. 阻抗 Z
3. 電阻消耗功率 P ＝ I ‧V ＝ I 2R ＝
V2
(W)
R
一般交流電路的乘除運算以極座標來表示比較方便，相量圖如圖 6-1.2(c) 所示。
!I ＝
$! S
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠0 ° (Ω)
R ∠0 °
!
Z
$ ! S ＝ V ∠0 °
V
! I ＝ I ∠0 °
；
v S (t ) ＝ V m sin(ωt )
；
i (t ) ＝ I m sin(ωt )
（
V
＝ I）
R
（V m ＝ a2 V ）
（I m ＝ a2 I ）
181
06 基本電學實習【Ch6】.indd 181
30/7/2019 上午 10:05:56
基本電學實習
2 純電感電路
圖 6-1.3(a) 為一純電感電路，電感器通過電流時，具有電阻一樣形成阻力的電感特
性，稱為電感抗，以 X L 表示，其大小與頻率 f 成正比。
頻率（Hz）
電感抗（Ω）
X L ＝ ωL ＝ 2πfL
電感器的電感值（H）
(a) 電路圖
(b) 波形圖
圖 6-1.3
(c) 相量圖
純電感電路的特性
純電感電路的特性：
1. 電流 i (t ) 落後電壓 v S (t )90 ° ，如圖 6-1.3(b) 所示。
! ＝ jX L ＝ X L ∠90 ° (Ω) 。
2. 阻抗 Z
3. 電感器不會消耗功率 P ＝ 0(W) 。
4. ! I ＝
$! S
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠ － 90 ° (Ω)
X L ∠90 °
!
Z
$ ! S ＝ V ∠0 °
V
! I ＝ I ∠ － 90 °
；
v S (t ) ＝ V m sin(ωt )
；
i (t ) ＝ I m sin(ωt － 90 ° )
（
V
＝ I）
R
（V m ＝ a2 V ）
（I m ＝ a2 I ）
例題 6-1
如圖所示，若 v S (t ) ＝ 141.4 sin(1000t )V，L ＝ 20mH，求電流的瞬間方程
式 i (t ) 為何？
解 X L ＝ ωL ＝ 103×20×10 － 3 ＝ 20(Ω)
!I ＝
$! S
V
100∠0 °
＝
＝ 5∠ － 90° (A)
°
20∠90
!
Z
i (t ) ＝ 5a2 sin(1000t － 90° ) (A) ＝ － 5a2 cos(1000t ) (A)
182
06 基本電學實習【Ch6】.indd 182
30/7/2019 上午 10:05:56
Chapter
6 交流電路
3 純電容電路
圖 6-1.4(a) 為一純電容電路，和電感器類似，電容器對交流電路之電流產生反抗的
一種阻抗，稱為電容抗，以 X C 表示，其大小與頻率成反比。
電容抗（Ω）
XC ＝
1
1
＝
2πfC
ωC
頻率（Hz）
(a) 電路圖
電容器的電容值（F）
(b) 波形圖
圖 6-1.4
(c) 相量圖
純電容電路的特性
純電容電路的特性：
1. 電流 i (t ) 超前電壓 v S (t )90 ° ，如圖 6-1.4(b) 所示。
! ＝－ jX C ＝ X C ∠ － 90 ° (Ω) 。
2. 阻抗 Z
3. 電容器不會消耗功率 P ＝ 0(W) 。
4. ! I ＝
$! S
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠90 ° (Ω)
X C ∠ － 90 °
!
Z
$ ! S ＝ V ∠0 °
V
! I ＝ I ∠90 °
（
；
v S (t ) ＝ V m sin(ωt )
；
i (t ) ＝ I m sin(ωt ＋ 90 ° )
V
＝ I）
R
（V m ＝ a2 V ）
（I m ＝ a2 I ）
例題 6-2
如圖所示，若 V
$ ! S ＝ 20V，f ＝ 50Hz，C ＝
1000
µF，求電流的瞬間方程
π
式 i (t ) 為何？
解 XC ＝
!I ＝
1
＝
2πf C
1
＝ 10(Ω)
1000
－6
2π ×50×
×10
π
$! S
V
20∠0 °
＝
＝ 2∠90° (A)
10∠ － 90 °
!
Z
i (t ) ＝ 2a2 sin(314t ＋ 90° ) (A) ＝ 2a2 cos 314t (A)
183
06 基本電學實習【Ch6】.indd 183
30/7/2019 上午 10:05:57
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
材料表
1. 了解電壓的波形、頻率和週期等特
材料
性。
品名
1 電阻器
2. 熟悉各種負載對交流電源之電壓與
2 電阻器
電流之相位關係。
3. 熟練量測各種負載的電壓與電流。
規格
數量
1Ω±5%，1W
2
1kΩ±5%，
1
W
2
備註
1
3 電感器
100mH
1
4 電容器
1µF，25V
1
內阻 30Ω 以下
實習步驟
工作項目一 純電阻交流電路實驗
1. 如圖 6-1.5 所示，將 v S (t ) 頻率調為 f ＝ 100Hz ，電壓 5V
之正弦波。
2. 使用交流電流表測量流過電阻的電流 I ＝
3. 使用示波器測量電源頻率是否為 100Hz ？
電壓有效值是否為 5V ？
。
。
圖 6-1.5
。
4. 調整信號產生器使頻率逐漸增加（電壓保持 5V ），電流是否產生變化？
。
工作評量
1. 正確完成步驟 2. ？
（ 30% ）
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 30% ）
總評：
工作項目二 純電感交流電路實驗
1. 如圖 6-1.6 所示，將 v S (t ) 的頻率調為 100Hz ，電壓 5V 的正弦波。
2. 示波器輸入埠 CH1 監看電感器的電壓 v L (t ) 之波形。
184
06 基本電學實習【Ch6】.indd 184
30/7/2019 上午 10:05:57
Chapter
6 交流電路
3. 示波器輸入埠 CH2 監看電感器的電流 i (t ) ，其中 1Ω 電阻作為電流波形觀測用，因示波
器無法直接量測電流，必須串聯一個低電阻值的觀測電阻，量測其兩端的電壓值再除以
電阻值即為電流值。觀測用電阻兩端的電壓波形之相位即為電流波形的相位。
技能活動
圖 6-1.6
純電感交流電路
注意
圖 6-1.6 中 CH2 所 量 測 的 是 負 的 v R (t ) ， 然 而 要 的 是 正 的 v R (t ) ， 所 以 必 須 將
CH2 之波形反相才能得到正確電流相位。換言之，必須將示波器上 CH2 的 INV 鍵長
按，才能測得 v R (t ) 。
4. 將 CH1 及 CH2 的波形繪製於圖 6-1.7 ，並算
出電流 i (t )
v L (t )
（領先或落後）電壓
度，為什麼不是 90 ° ？
。
5. 將 信 號 產 生 器 之 頻 率 調 為 500Hz 、 1kHz 、
10kHz ，重做步驟 4. ，並把數據填入表 6-1.1 。
6. 觀察表 6-1.1 ，相位角 θ 與電源頻率 f 的關係
為何？
，為什麼？
。
圖 6-1.7
表 6-1.1 L ＝ 100mH
頻率 f
X L ＝ 2πfL
電流 ! I （計算）
電流 I （測量）
相位角 θ
100Hz
500Hz
1kHz
10kHz
185
06 基本電學實習【Ch6】.indd 185
30/7/2019 上午 10:05:58
基本電學實習
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 4. ？
技能活動
2. 正確完成步驟 5. ？
40%
3. 正確完成步驟 6. ？
20%
40%
總評：
工作項目三 純電容交流電路實驗
1. 如圖 6-1.8 所示，將 v S (t ) 的頻率調為 100Hz ，電壓 2V 的正弦波。
2. 示波器輸入埠 CH1 監看電容器的電壓 v C (t ) 之波形。
圖 6-1.8
純電容交流電路
注意
如果示波器解析度不高，可以將 1 Ω 電阻改為 10 Ω 電阻，但相對的誤差值也會
提高。
3. 示波器輸入埠 CH2 監看電容器之電流 i (t ) ，
切記要將 CH2 反相。
4. 將 CH1 及 CH2 的波形繪製於圖 6-1.9 ，並算
（領先或落後）電壓
出電流 i (t )
v C (t )
度。
5. 將 信 號 產 生 器 之 頻 率 調 為 500Hz、1kHz、
10kHz，重作步驟 4. ，並把數據填入表 6-1.2。
6. 觀察表 6-1.2 ，相位角 θ 與電源頻率 f 的關係
為何？
，為什麼？
。
圖 6-1.9
186
06 基本電學實習【Ch6】.indd 186
30/7/2019 上午 10:05:58
Chapter
6 交流電路
表 6-1.2
頻率 f
XC ＝
1
2π fC
電流 ! I （計算）
電流 I （測量）
相位角 θ
100Hz
技能活動
500Hz
1kHz
10kHz
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 4. ？
2. 正確完成步驟 5. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 6. ？
（ 20% ）
（ 40% ）
總評：
問題討論
1. 為何純電感交流電路實際測量時，電流不是落後電壓 90 ° ？
2. 使用示波器時，為什麼 CH1 及 CH2 的負極必須接在同一點？
3. 為觀測電流而串聯 1Ω 的電阻，此電阻是愈大愈好？還是愈小愈好？
187
06 基本電學實習【Ch6】.indd 187
30/7/2019 上午 10:05:58
基本電學實習
實習二 交流 RLC 串、並聯電路實習
相關知識學習
一 RL 串聯電路
圖 6-2.1(a) 為 RL 串聯電路，若 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ；$V! S ＝ V ∠0 °
(a) 電路圖
(b) 波形圖
(c) 相量圖
圖 6-2.1 RL 串聯電路
1 阻抗
X L ＝ ωL ＝ 2πfL (Ω)
! ＝ R ＋ jX L ＝ alR 2 ＋ X L2 ∠tan － 1
Z
XL
R
＝ Z ∠θ (Ω) （Z ＝ alR 2 ＋ X L2 ；θ ＝ tan － 1
2 電流
!I ＝
XL
）
R
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠ － θ (A) （I ＝ ）
Z
Z ∠θ
!
Z
i (t ) ＝ a2 I sin(ωt － θ ) (A)
3 電壓
$ ! S ＝ V ∠0 ° (V) ；v S (t ) ＝ a2 V sin(ωt ) (V)
V
$ ! R ＝ ! I ‧R ＝ I ∠ － θ ‧R ∠0 °
V
＝ IR ∠ － θ
＝ V R ∠ － θ （IR ＝ V R ）
v R (t ) ＝ a2 V R sin(ωt － θ ) (V)
188
06 基本電學實習【Ch6】.indd 188
30/7/2019 上午 10:05:59
Chapter
6 交流電路
$ ! L ＝ ! I ‧X L ∠90 ° ＝ I ∠ － θ ‧X L ∠90 °
V
＝ IX L ∠90 ° － θ
＝ V L ∠90 ° － θ (V)
（IX L ＝ V L ）
v L (t ) ＝ a2 V L sin(ωt ＋ 90 ° － θ ) ＝ a2 V L cos(ωt － θ ) (V)
$! S ＝V
$ ! R ＋V
$ ! L fi 滿足克希荷夫電壓定律
V
4 功率
平均功率 P ＝ I 2R ＝
虛功率 Q ＝ I 2X L ＝
V R2
＝ IV R (W)
R
V L2
＝ IV L (VAR)
XL
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ VI (VA)
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
R
R
＝
（落後， lag ）
2
alR ＋ X L2
Z
二 RC 串聯電路
圖 6-2.2(a) 為 RC 串聯電路，若 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ；$V! S ＝ V ∠0 °
(a) 電路圖
(b) 波形圖
(c) 相量圖
圖 6-2.2 RC 串聯電路
1 阻抗
XC ＝
1
1
＝
(Ω)
2πfC
ωC
! ＝ R － jX C ＝ alR 2 ＋ X C2 ∠ － tan － 1
Z
＝ Z － ∠θ (Ω)
XC
R
（Z ＝ alR 2 ＋ X C2 ；θ ＝ tan － 1
XC
）
R
189
06 基本電學實習【Ch6】.indd 189
30/7/2019 上午 10:05:59
基本電學實習
2 電流
!I ＝
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠θ (A) （I ＝ ）
Z
Z ∠ －θ
!
Z
i (t ) ＝ a2 I sin(ωt ＋ θ ) (A)
3 電壓
$ ! S ＝ V ∠0 ° (V) ；v S (t ) ＝ a2 V sin(ωt ) (V)
V
$ ! R ＝ ! I ‧R ＝ I ∠θ ‧R ∠0 °
V
＝ IR ∠θ
＝ V R ∠θ （IR ＝ V R ）
v R (t ) ＝ a2 V R sin(ωt ＋ θ ) (V)
$ ! C ＝ ! I ‧X C ∠ － 90 ° ＝ I ∠θ ‧X C ∠ － 90 °
V
＝ IX C ∠θ － 90 °
＝ V C ∠θ － 90 ° (V) （IX C ＝ V C ）
v C (t ) ＝ a2 V C sin(ωt ＋ θ － 90 ° ) ＝－ a2 V L cos(ωt ＋ θ ) (V)
$! S ＝V
$ ! R ＋V
$ ! L fi 滿足克希荷夫電壓定律
V
4 功率
V R2
平均功率 P ＝ I R ＝
＝ IV R (W)
R
2
虛功率 Q ＝ I 2X C ＝
V C2
＝ IV C (VAR)
XC
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ VI (VA)
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
R
R
＝
（超前， lead ）
2
alR ＋ X C2
Z
三 RLC 串聯電路
圖 6-2.3 為 RLC 串聯電路，若 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ；
$ ! S ＝ V ∠0 ° ：
V
1 阻抗
! ＝ R ＋ j (X L － X C )
Z
圖 6-2.3 RLC 串聯電路
190
06 基本電學實習【Ch6】.indd 190
30/7/2019 上午 10:06:00
Chapter
＝ alR 2 ＋ (X L － X C ) 2 ∠tan － 1
6 交流電路
XL －XC
R
＝ Z ∠ θ (Ω)
（Z ＝ alR 2 ＋ (X L － X C ) 2 ；θ ＝ tan － 1
XL －XC
）
R
由上式可歸納下列特性：
1. 若 X L ＞ X C ，則 θ 為正值，電路呈電感性，如圖 6-2.4(a) 所示。
2. 若 X L ＜ X C ，則 θ 為負值，電路呈電容性，如圖 6-2.4(b) 所示。
3. 若 X L ＝ X C ，則 θ 為零，電路呈電阻性，如圖 6-2.4(c) 所示。
(a) X L ＞ XC
(b) X L ＜ XC
圖 6-2.4
2 電流
!I ＝
(c) X L ＝ XC
阻抗相量
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠ － θ (A) （I ＝ ）
Z
Z ∠θ
!
Z
i (t ) ＝ a2 I sin(ωt － θ ) (A)
3 電壓
$ ! S ＝ V ∠0 ° (V) ；v S (t ) ＝ a2 V sin(ωt ) (V)
V
$ ! R ＝ ! I ‧R ∠0 ° ＝ I ∠ － θ ‧R ∠0 ° ＝ IR ∠ － θ
V
＝ V R ∠ － θ （IR ＝ V R ）
v R (t ) ＝ a2 V R sin(ωt － θ ) (V)
$ ! L ＝ ! I ‧X L ∠90 ° ＝ I ∠ － θ ‧X L ∠90 °
V
＝ IX L ∠90 ° － θ
＝ V L ∠90 ° － θ (V) （IX L ＝ V L ）
v L (t ) ＝ a2 V L sin(ωt ＋ 90 ° － θ ) ＝ a2 V L cos(ωt － θ ) (V)
$ ! C ＝ ! I ‧X C ∠ － 90 ° ＝ I ∠ － θ ‧X C ∠ － 90 °
V
191
06 基本電學實習【Ch6】.indd 191
30/7/2019 上午 10:06:00
基本電學實習
＝ IX C ∠ － 90 ° － θ
＝ V C ∠ － 90 ° － θ (V) （IX C ＝ V C ）
v C (t ) ＝ a2 V C sin(ωt － θ － 90 ° ) ＝－ a2 V C cos(ωt － θ ) (V)
$! S ＝V
$ ! R ＋V
$ ! L ＋V
$ ! C fi 滿足克希荷夫電壓定律
V
若 X L ＞ X C ，則 V L ＞ V C ，其相量圖如圖 6-2.5(a) 所示，電流落後電壓 θ 角，電路
呈電感性。若 X L ＜ X C ，則 V L ＜ V C ，其相量圖如圖 6-2.5(b) 所示，電流超前電壓 θ 角，
電路呈電容性。
X L ＞ XC
X L ＜ XC
圖 6-2.5
相量
4 功率
平均功率 P ＝ I 2R ＝
虛功率 Q ＝ I 2X ＝
V R2
＝ IV R (W)
R
V X2
＝ IV X (VAR)
X
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ I 2Z ＝ VI (VA)
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
R
R
＝
2
alR ＋ (X L － X C )2
Z
例題 6-3
如圖所示，v S (t ) ＝ 100 sin(1000t )V，求 (1)Z
!
、
、
、
相量圖。
(4)P Q S PF (5)
(2)! I
$ ! R 、$V! L 、$V! C
(3)V
解 (1) X L ＝ ωL ＝ 103×5×10 － 3 ＝ 5(Ω)
1
1
＝ 3
XC ＝
－ ＝ 10(Ω)
10 ×100×10 6
ωC
Z! ＝ R ＋ j (X L － X C ) ＝ 5 ＋ j (5 － 10) ＝ 5 － j 5
＝ 5a2 ∠ － 45° (Ω)
192
06 基本電學實習【Ch6】.indd 192
30/7/2019 上午 10:06:01
Chapter
(2) ! I ＝
6 交流電路
$! S
V
50a2 ∠0 °
＝
＝ 10∠45° (A)
5a2 ∠ － 45 °
!
Z
$ ! R ＝ ! I ‧R ∠0° ＝ 10∠45° ‧5∠0° ＝ 50∠45° (V)
(3) V
$ ! C ＝ ! I ‧X C ∠ － 90° ＝ 10∠45° ‧10∠ － 90° ＝ 100∠ － 45° (V)
V
$ ! L ＝ ! I ‧X L ∠90° ＝ 10∠45° ‧5∠90° ＝ 50∠135° (V)
V
(4) P ＝ I 2R ＝ 102×5 ＝ 500(W)
Q ＝ I 2X ＝ 102×(10 － 5) ＝ 500(VAR)（電容性）
S ＝ I 2Z ＝ 102×5a5 ＝ 500a2 (VA)
PF ＝ cos θ ＝ cos 45° ＝ 0.707（超前）
R
5
＝
＝ 0.707
Z
5a2
P
500
＝
＝
＝ 0.707
S
500a2
＝
另 解 S ＝V
! ‧! I *
＝ 50a2 ∠0° ‧10∠ － 45° ＝ 500a2 ∠ － 45°
＝ 500 － j 500
＝ P ＋Q
∴ P ＝ 500W；Q ＝ 500VAR（電容性）
S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ al5002 ＋ 5002 ＝ 500a2 VA
$ ! R 、$V! L 、$V! C 、$V! S 及 ! I 之相量圖如下圖所示：
(5) V
I＝10∠45°
VR＝50∠45°
VL＝50∠135°
45°
VS＝50ɳ∠0°
2
VL＋VC
VC＝100∠－45°
注意
串聯電路中，建議可用下列方法檢驗相量圖的正確性：
$! R ＋V
$! L ＋V
$ ! C 之和是否等於 V
$ ! S ，即滿足克希荷夫電壓定律。
1. V
$ ! C＞X
$ ! L，電路呈電容性，因此電流超前電壓 θ 角。
2. X
$ ! L＞X
$ ! C，電路呈電感性，因此電流落後電壓 θ 角。
X
$ ! R 是否與 ! I 同相？
3. (1) V
$ ! L 是否超前 ! I 90 ° ？
(2) V
$ ! C 是否落後 ! I 90 ° ？
(3) V
193
06 基本電學實習【Ch6】.indd 193
30/7/2019 上午 10:06:01
基本電學實習
四 RL 並聯電路
圖 6-2.6(a) 為 RL 並聯電路，若 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ；$V! S ＝ V ∠0 °
(a) 電路圖
(b) 波形圖
(c) 相量圖
圖 6-2.6 RL 並聯電路
1 導納
BL ＝
1
1
1
＝
＝
(S)
2πf L
XL
ωL
! ＝ G － jB L
Y
＝ alG 2 ＋ B L2 ∠ － tan － 1
BL
G
＝ Y ∠ － θ (S) （Y ＝ alG 2 ＋ B L2 ；θ ＝ tan － 1
電感納 － jB L ＝
2 電流
$ I! R ＝
BL
）
G
1
1
1
；電導 G ＝
；導納 Y
! ＝
!
jX L
R
Z
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I R ∠0 ° (A) （ ＝ I R ）
°
R
R ∠0
R ∠0 °
＝V
$ ! S ‧G ∠0 ° ＝ V ∠0 ‧G ∠0 ° ＝ I R ∠0 ° (A) （V ‧G ＝ I R ）
$ I! L ＝
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I L ∠ － 90 ° (A) （
＝ IL）
°
°
XL
X L ∠90
X L ∠90
＝V
$ ! S ‧B L ∠ － 90 °
＝ V ∠0 ‧B L ∠ － 90 ° ＝ I L ∠ － 90 ° (A) （V ‧B L ＝ I L ）
194
06 基本電學實習【Ch6】.indd 194
30/7/2019 上午 10:06:01
Chapter
!I ＝
6 交流電路
$! S
V
V
V ∠0 °
＝
＝ I ∠ － θ (A) （ ＝ I ）
Z
Z ∠θ
!
Z
＝V
$ ! S ‧!Y ＝ V ∠0 ° ‧Y ∠ － θ ＝ I ∠ － θ (A) （V ‧Y ＝ I ）
! I ＝ $ I! R ＋ $ I! L fi 滿足克希荷夫電流定律
3 電壓
$! S ＝V
$! R ＝V
$ ! L ＝ V ∠0 °
V
4 功率
平均功率 P ＝ I R2R ＝
虛功率 Q ＝ I L2X L ＝
V2
I2
＝ I RV ＝ V 2G ＝ R (W)
R
G
V2
I2
＝ I LV ＝ V 2B L ＝ L (VAR)
XL
BL
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ I 2Z ＝
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
V2
＝ VI (VA)
Z
G
Z
G
I
＝
＝
＝ R （落後， lag ）
2
2
alG ＋ B L
R
Y
I
五 RC 並聯電路
圖 6-2.7(a) 為 RC 並聯電路，若 v S (t ) ＝ V m sin(ωt ) ；$V! S ＝ V ∠0 ° ：
(a) 電路圖
(b) 波形圖
(c) 相量圖
圖 6-2.7 RC 並聯電路
1 導納
1
＝ 2πfC (
XC
Ω
BC ＝
)
195
06 基本電學實習【Ch6】.indd 195
30/7/2019 上午 10:06:02
基本電學實習
! ＝ G ＋ jB C
Y
＝ alG 2 ＋ B C2 ∠ － tan － 1
Ω
＝ Y ∠θ (
－
) (Y ＝ alG 2 ＋ B C2 ；θ ＝ tan 1
電容納 jB C ＝
2 電流
I$ ! R ＝
BC
G
BC
)
G
1
1
1
；電導 G ＝
；導納 Y
! ＝
－ jX C
R
!
Z
V ∠0 °
$! S
V
° (A) （ V ＝ I ）
＝
＝
I
∠0
R
R
°
R
R ∠0
R ∠0 °
＝V
$ ! S ‧G ∠0 ° ＝ V ∠0 ‧G ∠0 ° ＝ I R ∠0 ° (A) （V ‧G ＝ I R ）
I$ ! C ＝
V
$! S
V
V ∠0 °
＝
＝ I C ∠90 ° (A) （
＝ IC）
°
°
XC
X C ∠ － 90
X C ∠ － 90
＝V
$ ! S ‧B C ∠90 °
＝ V ∠0 ‧B C ∠90 ° ＝ I C ∠90 ° (A) （V ‧B C ＝ I C ）
!I ＝
V
$! S
V ∠0 °
V
＝
＝ I ∠θ (A) （ ＝ I ）
Z
Z ∠ －θ
!
Z
＝V
$ ! S ‧!Y ＝ V ∠0 ° ‧Y ∠θ ＝ I ∠θ (A) （V ‧Y ＝ I ）
! I ＝ I$ ! R ＋ I$ ! C fi 滿足克希荷夫電流定律
3 電壓
$! S ＝V
$! R ＝V
$ ! C ＝ V ∠0 °
V
4 功率
平均功率 P ＝ I R2R ＝
V2
I2
＝ I RV ＝ V 2G ＝ R (W)
R
G
V2
I C2
2
＝ I CV ＝ V B C ＝
虛功率 Q ＝ I X C ＝
(VAR)
XC
BC
2
C
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ I 2Z ＝
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
V2
＝ VI (VA)
Z
G
Z
G
I
＝
＝
＝ R （超前， lead ）
2
2
alG ＋ B C
R
Y
I
196
06 基本電學實習【Ch6】.indd 196
30/7/2019 上午 10:06:02
Chapter
6 交流電路
六 RLC 並聯電路
如圖 6-2.8 所示 RLC 並聯電路，若 v S (t ) ＝
V m sin(ωt ) ；$V! S ＝ V ∠0 ° ：
1 導納
! ＝ G ＋ j (B C － B L )
Y
＝ alG 2 ＋ (B C － B L ) 2 ∠tan － 1
Ω
＝ Y ∠θ (
圖 6-2.8 RLC 並聯電路
BC －BL
G
－
) （Y ＝ alG 2 ＋ (B C － B L ) 2 ；θ ＝ tan 1
BC －BL
）
G
2 電流
$ ! S ‧G ∠0 ° ＝ V ∠0 ‧G ∠0 ° ＝ I R ∠0 ° (A) （V ‧G ＝ I R ）
I$ ! R ＝ V
$ ! S ‧B L ∠ － 90 °
I$ ! L ＝ V
＝ V ∠0 ‧B L ∠ － 90 ° ＝ I L ∠ － 90 ° (A) （V ‧B L ＝ I L ）
$ ! S ‧B C ∠90 °
I$ ! C ＝ V
＝ V ∠0 ‧B C ∠90 ° ＝ I C ∠90 ° (A) （V ‧B C ＝ I C ）
!I ＝ V
$ ! S ‧!Y ＝ V ∠0 ° ‧Y ∠θ ＝ I ∠θ (A) （V ‧Y ＝ I ）
! I ＝ I$ ! R ＋ I$ ! C ＋ I$ ! L fi 滿足克希荷夫電流定律
由上式可歸納下列特性：
1. 若 B L ＞ B C fi I L ＞ I C ，電路呈電感性，如圖 6-2.9(a) 所示。
2. 若 B L ＜ B C fi I L ＜ I C ，電路呈電容性，如圖 6-2.9(b) 所示。
3. 若 B L ＝ B C fi I L ＝ I C ，電路呈電阻性，如圖 6-2.9(c) 所示。
(a) B L ＞ B C
(b) B L ＜ B C
(c) B L ＝ B C
圖 6-2.9 RLC 並聯電路相量
197
06 基本電學實習【Ch6】.indd 197
30/7/2019 上午 10:06:03
基本電學實習
3 電壓
$! S ＝V
$! R ＝V
$! C ＝V
$ ! L ＝ V ∠0 °
V
4 功率
平均功率 P ＝ I R2R ＝
V2
＝ I RV ＝ V 2G ＝ VI cos θ (W)
R
虛功率 Q L ＝ I L2X L ＝
V2
I2
＝ I LV ＝ V 2B L ＝ L (VAR)
XL
BL
Q C ＝ I C2X C ＝
V2
I2
＝ I CV ＝ V 2B C ＝ C (VAR)
XC
BC
Q ＝ Q C － Q L ＝ VI sin θ (VAR)
視在功率 S ＝ alP 2 ＋ Q 2 ＝ I 2Z ＝
功率因數 PF ＝ cos θ ＝
V2
＝ VI (VA)
Z
Z
G
I
P
＝
＝ R ＝
R
Y
S
I
例題 6-4
如圖所示，v S (t ) ＝ 120a2 sin(1000t )V，求
!
(1) Z
(2) ! I
(3) I$ ! R
(7) P
(8) Q
(9) PF
(4) I$ ! L
(5) I$ ! C (6) S
(10) 相量圖。
1
(S)
10
1
＝
(S)
30
－6
3
解 (1) B C ＝ ωC ＝ 10 ×100×10 ＝
1
1
＝ 3
－
10 ×30×10 3
ωL
1
1
G＝ ＝
(S)
R
20
1
1
1
1
1
1
＋j (
－
＋j
＝
! ＝ G ＋ j (B C － B L ) ＝
Y
)＝
∠53.1° (S)
20
10
30
20
15
12
BL ＝
Z! ＝
198
1
!
Y
＝
1
＝ 12∠ － 53.1° (Ω)
1
°
12 ∠53.1
$ ! S ‧!Y ＝ 120∠0° ‧
(2) ! I ＝ V
1
∠53.1° ＝ 10∠53.1° (A)
12
$ ! S ‧!G ＝ 120∠0° ‧
(3) I$ ! R ＝ V
1
∠0° ＝ 6∠0° (A)
20
$ ! S ‧$B! L ＝ 120∠0° ‧
(4) I$ ! L ＝ V
1
∠ － 90° ＝ 4∠ － 90° (A)
30
$ ! S ‧$B! C ＝ 120∠0° ‧
(5) I$ ! C ＝ V
1
∠90° ＝ 12∠90° (A)
10
(6) S ＝ V ‧I ＝ 120×10 ＝ 1200 (VA)
(7) P ＝ VI cos θ ＝ 120×10×cos 53.1° ＝ 1200×0.6 ＝ 720 (W)
(8) Q ＝ VI sin θ ＝ 120×10×sin 53.1° ＝ 1200×0.8 ＝ 960 (VAR)
06 基本電學實習【Ch6】.indd 198
30/7/2019 上午 10:06:03
12 ∠53.1
$ ! S ‧!Y ＝ 120∠0° ‧
(2) ! I ＝ V
1
∠53.1° ＝ 10∠53.1° (A)
12
$ ! S ‧!G ＝ 120∠0° ‧
(3) I$ ! R ＝ V
1
∠0° ＝ 6∠0° (A)
20
$ ! S ‧$B! L
(4) I$ ! L ＝ V
1
＝ 120∠0° ‧
∠ － 90° ＝ 4∠ － 90° (A)
$ ! S ‧$B! C ＝ 120∠0° ‧
(5) I$ ! C ＝ V
Chapter
6 交流電路
30
1
∠90° ＝ 12∠90° (A)
10
(6) S ＝ V ‧I ＝ 120×10 ＝ 1200 (VA)
(7) P ＝ VI cos θ ＝ 120×10×cos 53.1° ＝ 1200×0.6 ＝ 720 (W)
(8) Q ＝ VI sin θ ＝ 120×10×sin 53.1° ＝ 1200×0.8 ＝ 960 (VAR)
(9) PF ＝ cos θ ＝ cos 53.1° ＝ 0.6（超前）
(10)
注意
並聯電路中，建議可用下列方法檢驗相量圖的正確性：
1. I$ ! R ＋ I$ ! C ＋ I$ ! L 之和是否等於 ! I ，即滿足克希荷夫電流定律。
2. B C ＞ B L ，電路呈電容性，因此電流超前電壓 θ 角。
B L ＞ B C ，電路呈電感性，因此電流落後電壓 θ 角。
$ ! S 同相？
3. (1) I$ ! R 是否與 V
$ ! S 90 ° ？
(2) I$ ! C 是否超前 V
$ ! S 90 ° ？
(3) I$ ! L 是否落後 V
199
06 基本電學實習【Ch6】.indd 199
30/7/2019 上午 10:06:03
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
材料表
1. 熟悉 RL 串聯電路特性。
材料
品名
規格
數量
2. 熟悉 RC 串聯電路特性。
1
電阻器
1Ω±5%，1W
1
3. 熟悉 RCL 串聯電路特性。
2
電阻器
10Ω±5%，1W
1
4. 熟悉 RL 並聯電路特性。
3
電阻器
100Ω±5%，
1
W
2
1
4
電阻器
300Ω±5%，
1
W
2
1
5
電阻器
1kΩ±5%，
6
電感器
10mH
1
7
電容器
0.1µF，25V
1
8
電容器
1µF，25V
1
5. 熟悉 RC 並聯電路特性。
6. 熟悉 RLC 並聯電路特性。
1
W
2
備註
1
內阻 5Ω 以下
實習步驟
工作項目一 RL 串聯電路實驗
1. 如圖 6-2.10 所示，v S (t ) ＝ 2a2 sin(ωt )V ，f ＝ 15.9kHz 。
$! L＝
2. 計算 X
!I ＝
$! L ＝
V
(Ω) ；!Z ＝
(Ω) ；
(A) ；$V! R ＝
(V) ；
$! S
(V) ；! I 落後 V
度。
$! S ＝
3. 如圖 6-2.11 所示，利用示波器測量 V
$! R ＝
V
；$V! L ＝
在示波器上測得 ! I 落後 V
$! S ＝
使用歐姆定律求 Z
! ＝
$! S
V
＝
!I
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？＝
；
；! I ＝
；
圖 6-2.10 RL 串聯電路
度。並將示波器測得的波形繪製於圖 6-2.12 ，
；$X! L ＝
$! L
V
＝
!I
。
；為什麼？＝
。
$ ! S 、$V! R 、$V! L 及 ! I 之相量圖於圖 6-2.13 。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製 V
200
06 基本電學實習【Ch6】.indd 200
30/7/2019 上午 10:06:04
Chapter
6 交流電路
技能活動
$! S 及V
$ ! R ；! I 可由 V
$ ! R 除以 R ∠0° 獲得
(a) 測量 V
$! S 及V
$! L
(b) 測量 V
圖 6-2.11
測量 RL 串聯電路
201
06 基本電學實習【Ch6】.indd 201
30/7/2019 上午 10:06:06
基本電學實習
技能活動
$ ! S 及V
$! R
(a) V
圖 6-2.12
圖 6-2.13
$ ! S 及V
$! L
(b) V
測量結果
交流 RL 串聯電路相量
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
202
06 基本電學實習【Ch6】.indd 202
30/7/2019 上午 10:06:06
Chapter
6 交流電路
工作項目二 RC 串聯電路實驗
1. 如圖 6-2.14 所示，v S (t ) ＝ 2 sin(ωt )V ，f ＝ 919Hz 。
!I ＝
$! C ＝
V
(Ω) ；!Z ＝
(Ω) ；
(A) ；$V! R ＝
(V) ；
$! S
(V) ；! I 超前 V
度。
$! S ＝
3. 如圖 6-2.15 所示，利用示波器測量 V
$! R ＝
V
；$V! C ＝
在示波器上測得 ! I 超前 V
$! S
使用歐姆定律求 Z
! ＝
$! C＝
X
$! C
V
＝
!I
$! S
V
＝
!I
技能活動
$! C＝
2. 計算 X
；
；! I ＝
；
圖 6-2.14 RC 串聯電路
度。並將示波器測得的波形繪製於圖 6-2.16 ，
；
。
$! S 及V
$ ! R ；! I 可由 V
$ ! R 除以 R ∠0° 獲得
(a) 測量 V
$! S 及V
$! C
(b) 測量 V
圖 6-2.15
測量 RC 串聯電路
203
AC10310_06.indd 203
14/8/2019 下午 01:47:15
基本電學實習
技能活動
$ ! S 及V
$! R
(a) V
$ ! S 及V
$! C
(b) V
圖 6-2.16
測量結果
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相
同？
；為什麼？
。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪
製V
$ ! S 、$V! R 、$V! L 及 ! I 之相量
圖於圖 6-2.17 。
圖 6-2.17
交流 RC 串聯電路相量
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
204
06 基本電學實習【Ch6】.indd 204
30/7/2019 上午 10:06:08
Chapter
6 交流電路
工作項目三 RLC 串聯電路實驗
1. 如圖 6-2.18 所示，v S (t ) ＝ 2a2 sin(ωt )V ，f ＝ 9140Hz 。
；$X! C ＝
! ＝
Z
；! I ＝
$! R ＝
V
；
；$V! L ＝
$! C ＝
V
；
；P ＝
QL ＝
；
；Q C ＝
Q＝
；
S＝
；
PF ＝
；
技能活動
$! L＝
2. 計算 X
圖 6-2.18 RLC 串聯電路
；
)。
(
3. 如圖 6-2.19 所示，利用示波器
測量 V
$! S ＝
；
$! R ＝
V
；
$! L ＝
V
$! S 及V
$ ! R ；! I 可由 V
$ ! R 除以 R ∠0° 獲得
(a) 測量 V
；
$! C ＝
V
；
!I ＝
；
並將測得的波形繪製於圖
6-2.20 ，使用歐姆定律求
! ＝
Z
$! S
V
＝
!I
$! L＝
X
$! C＝
X
；
$! L
V
＝
!I
$! S 及V
$! L
(b) 測量 V
；
$! C
V
＝
!I
。
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？
；為什麼？
。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製
$ ! S 、$V! R 、$V! L 、$V! C 及 ! I 之相量
V
圖於圖 6-2.21 。
$! S 及V
$! C
(c) 測量 V
圖 6-2.19
測量 RLC 串聯電路
205
06 基本電學實習【Ch6】.indd 205
30/7/2019 上午 10:06:09
基本電學實習
技能活動
$ ! S 及V
$! R
(a) V
$ ! S 及V
$! L
(b) V
$ ! S 及V
$! C
(c) V
圖 6-2.20
圖 6-2.21
測量結果
交流 RLC 串聯電路相量
206
06 基本電學實習【Ch6】.indd 206
30/7/2019 上午 10:06:10
Chapter
6 交流電路
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
技能活動
2. 正確完成步驟 3. ﹖
（ 20% ）
總評：
工作項目四 RL 並聯電路實驗
1. 如圖 6-2.22 所示，v S (t ) ＝ 4 sin(ωt )V ，f ＝ 15.9kHz 。
$! L＝
2. 計算 X
(Ω) ；$B! L ＝
! ＝
G
(S) ；!Y ＝
(Ω) ；$ I! R ＝
! ＝
Z
$ I! L ＝
(mA) ；! I ＝
（超前或落後）$V! S
!I
(S) ；
(S) ；
(mA) ；
圖 6-2.22 RL 並聯電路
(mA) ；
度。
3. 如圖 6-2.23 所示，
利用示波器測量
$! S ＝
V
；
!I ＝
；
$ I! R ＝
；
$ I! L ＝
；
在示波器上測得 ! I
後）$V! S
$ ! S 及 !I
(a) 測量 V
（超前或落
度。
並將示波器測得的波形
繪製於圖 6-2.24 ，使用
歐姆定律求
! ＝
Z
$! S
V
＝
!I
$! L＝
X
$! L
V
＝
I! L
；
。
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？
$ ! S 及 I$! L
(b) 測量 V
圖 6-2.23
測量 RL 並聯電路
；為什麼？
。
207
06 基本電學實習【Ch6】.indd 207
30/7/2019 上午 10:06:11
基本電學實習
$ ! S 、$V! R 、$V! L 及 ! I 之相量圖於圖 6-2.25 。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製 V
技能活動
$ ! S 及 !I
(a) V
圖 6-2.24
圖 6-2.25
測量結果
$ ! S 及 I$! L
(b) V
交流 RL 並聯電路相量
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
208
06 基本電學實習【Ch6】.indd 208
30/7/2019 上午 10:06:11
Chapter
6 交流電路
工作項目五 RC 並聯電路實驗
1. 如圖 6-2.26 所示，v S (t ) ＝ 3a2 sin(ωt )V ，
$! C＝
2. 計算 X
! ＝
G
! ＝
Z
$ I! C ＝
!I
(Ω) ；$B! C ＝
(S) ；
(S) ；!Y ＝
(S) ；
(Ω) ；$ I! R ＝
(mA) ；! I ＝
（超前或落後）$V! S
$! S
V
＝
；$ I! C ＝
圖 6-2.26 RC 並聯電路
(mA) ；
(mA) ；
度。
$! S ＝
3. 如圖 6-2.27 所示，利用示波器測量 V
$ I! R ＝
；! I ＝
；在示波器上測得 ! I
；
（超前或落後）
度。並將示波器測得的波形繪製於圖 6-2.28 ，使用歐姆定律求 Z
! ＝
；$X! C ＝
技能活動
f ＝ 212Hz 。
$! C
V
＝
!I
$! S
V
!I
。
$ ! S 及 !I
(a) 測量 V
$ ! S 及 I$! C
(b) 測量 V
圖 6-2.27
測量 RC 並聯電路
209
AC10310_06.indd 209
14/8/2019 下午 01:46:45
基本電學實習
技能活動
$ ! S 及 !I
(a) V
圖 6-2.28
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？
$ ! S 及 I$! C
(b) V
測量結果
；為什麼？
。
$ ! S 、$ I! R 、$ I! C 及 ! I 之相量圖於圖 6-2.29 。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製 V
圖 6-2.29
交流 RC 並聯電路相量
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
210
06 基本電學實習【Ch6】.indd 210
30/7/2019 上午 10:06:12
Chapter
6 交流電路
工作項目六 RLC 並聯電路實驗
1. 如圖 6-2.30 所示，v S (t ) ＝ 4a2 sin(ωt )V ，f ＝ 11kHz 。
$! C＝
X
! ＝
G
! ＝
Z
$ I! C ＝
QC ＝
(Ω) ；$B! L ＝
(S) ；
(Ω) ；$B! C ＝
(S) ；
(S) ；!Y ＝
圖 6-2.30 RLC 並聯電路
(S) ；
(Ω) ；$ I! R ＝
(mA)；! I ＝
；Q ＝
技能活動
$! L＝
2. 計算 X
(mA) ；$ I! L ＝
(mA) ；
(mA)；P ＝
；Q L ＝
；S ＝
$! S ＝
3. 如圖 6-2.31 所示，利用示波器測量 V
；PF ＝
；! I ＝
；
(
；$ I! R ＝
)。
；
$ ! S 及 !I
(a) 測量 V
$ ! S 及 I$! L
(b) 測量 V
$ ! S 及 I$! C
(c) 測量 V
圖 6-2.31
測量 RLC 並聯電路
211
06 基本電學實習【Ch6】.indd 211
30/7/2019 上午 10:06:14
基本電學實習
$ I! L ＝
；$ I! C ＝
定律求 Y
! ＝
!I
＝
$! S
V
。並將示波器測得的波形繪製於圖 6-2.32 ，使用歐姆
；$B! L ＝
!I
＝
$! L
V
技能活動
4. 比較步驟 2. 3. 之值是否相同？
；$B! C ＝
!I
＝
$! C
V
。
。
；為什麼？
$ ! S 、$ I! R 、$ I! C 及 ! I 之相量圖於圖 6-2.33 。
5. 利用步驟 3. 所得數據，繪製 V
$ ! S 及 !I
(a) V
$ ! S 及 I$! L
(b) V
$ ! S 及 I$! C
(c) V
圖 6-2.32
測量結果
212
06 基本電學實習【Ch6】.indd 212
30/7/2019 上午 10:06:14
Chapter
6 交流電路
技能活動
圖 6-2.33
交流 RLC 並聯電路相量
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ～ 2. ？
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 如圖 (1) 所示，電源頻率由小而大，電流 ! I 與電源
電壓 V
$ ! S 之夾角 θ 會如何變化？
2. 如圖 (2) 所示，若 V S (t ) ＝ 10 sin(1000t )V ，i (t ) ＝
100 cos(1000t － 53.1 ° )mA ，求：
(1) C
$! R
(2) V
$! L
(3) V
$! C
(4) V
$ ! S 、$V! R 、$V! L 、$V! C 及 ! I 之相量圖。
(5) 繪出 V
圖 (1)
圖 (2)
3. 如圖 (3) 所示，若 v S (t ) ＝ sin(1000t )V ，試求：
!
(1) Z
(6) ! I
!
(2) Y
(3) $ I! R
(4) $ I! L
(5) $ I! C
(7) S
(8) P
(9) Q
(10) PF
(11) 相量圖。
圖 (3)
213
06 基本電學實習【Ch6】.indd 213
30/7/2019 上午 10:06:14
基本電學實習
實習三 諧振電路實習
相關知識學習
RLC 電路中，若電感 L 與電容 C 的阻抗完全抵消，電路呈現電阻性，此時稱為諧
振（ resonance ）。
一 RLC 串聯諧振
如圖 6-3.1(a) 所示，交流 RLC 串聯電路中，當電源為某一個特定頻率時，總電壓
與電流同相，電路呈現電阻性，稱為串聯諧振（ series resonance ）。此頻率稱為諧振頻
率 f 0，電感抗與電容抗大小相等，方向相反，產生之虛功率亦是大小相等，方向相反，
即電感器釋放能量時，電容器吸收能量；反之，電感器吸收能量時，電容器釋放能量，
因此總虛功率為 0 。
$ ! L 、$X! C 及 Z! 對 f 之響應曲線
(b) X
(a) 電路圖
圖 6-3.1
交流 RLC 串聯電路
如 圖 6-3.1(b) 所 示， 交 流 RLC 串 聯 電 路 發 生 諧 振 之 條 件 是 在 X L ＝ X C 時 發 生，
0
即 2πf 0L ＝
f0 ＝
0
1
，整理後得諧振頻率：
2πf 0C
1
2π alL C
交流 RLC 串聯諧振時之特性：
1. 電感抗大小等於電容抗（X L ＝ X C ）。
0
0
$ ! 0 ＝ R ＋ j (X L － X C ) ＝ R 。
2. 總阻抗最小 Z
0
0
214
06 基本電學實習【Ch6】.indd 214
30/7/2019 上午 10:06:15
Chapter
3. 總電流最大 $ I! 0 ＝
6 交流電路
!
V
。
Z0
$ ! R ）。
4. 電源電壓等於電阻兩端電壓（!V ＝ V
! ＝V
$ ! R ＋V
$ ! L ＋V
$! C ＝V
$ ! R （$V! L 和 V
$ ! C 大小相等方向相反）
V
0
0
0
0
5. 總電抗功率等於零（$Q! R ＝ 0 ）。
$ ! 0＝Q
$ ! L ＋ Q
$ ! C ＝ 0 （$Q! L 和 Q
$ ! C 大小相等方向相反）
Q
0
0
0
0
6. 總功率因數等於 1 ，即呈電阻性。
PF ＝ cos θ ＝
R
＝1
Z
例題 6-5
如圖所示 RLC 串聯電路中，若電源為 10V 之正弦波電壓時，求此電路諧
振時之：
(1) 諧振頻率 f 0
(2) 電感抗 X L 與電容抗 X C
!
(3) 總阻抗 Z
0
0
(4) 總電流 I$ ! 0
$ ! L 和電容器兩端之電壓 V
$ !C
(5) 電感器兩端之電壓 V
(6) 總平均功率 P 0
(7) 功率因數 PF 。
0
0
500
1
1
≒ 159(Hz)
＝
＝
－6
π
2π alLC
2π al1×10
500
×1 ＝ 1000 (Ω)
(2) X L ＝ X C ＝ 2πf 0L ＝ 2π ×
π
! ＝R
! ＝ 100∠0° (Ω)
(3) Z
!
V
10∠0°
＝
＝ 0.1∠0° (A)
(4) I$ ! 0 ＝
100∠0°
Z$ ! 0
解 (1) f 0 ＝
0
0
$ ! L ＝ I$ ! 0‧X L ∠90° ＝ 0.1∠0° ×1000∠90° ＝ 100∠90° (V)
(5) V
$ ! C ＝ I$ ! 0‧X C ∠ － 90° ＝ 0.1∠0° ×1000∠ － 90° ＝ 100∠ － 90° (V)
V
(6) P 0 ＝ I 20R ＝ (0.1)2×100 ＝ 1(W)
R
100
＝1
(7) PF ＝ cos θ ＝ ＝
Z
100
0
0
0
0
1 品質因數 Q
品質因數是交流電路中，產生諧振時電感器與電容器間，相互轉移的能量與消耗能
量之比值，即：
215
06 基本電學實習【Ch6】.indd 215
30/7/2019 上午 10:06:15
基本電學實習
Q＝
QL
I 2X
V
X
IX
＝ 0 2 L ＝ L ＝ 0 L ＝ L （諧振時 V ＝ V R ）
P0
I 0R
V
R
I 0R
0
0
0
0
0
0
或
Q＝
QC
I 2X
X
IX
V
＝ 0 2 C ＝ C ＝ 0 C ＝ C （諧振時 V ＝ V R ）
P0
I 0R
R
I 0R
V
0
0
0
0
0
0
由上式發現，諧振時電感器或電容器的端電壓為電源電壓的 Q 倍，因此串聯諧振又
可稱為電壓諧振（ voltage resonance ）。
XL
2πf 0L
＝
＝
Q＝
R
R
0
公式 6-1
2π (
2π alL C
R
1
)L
＝
1
L
R zC
由上式觀察 RLC 對 Q 值的影響，L 值愈大，R 及 C 值愈小，則 Q 值愈大。
2 頻帶寬度與選擇性
圖 6-3.2 為 RLC 串 聯 電 路， 電 流 I 對 頻 率 f 的 響
應圖，當諧振時電流最大 I 0，產生之功率也最大：
P max ＝ I 20R
當頻率變大或變小時，會使電流變小，當電流為
1
倍時，此時產生的功率為：
最大電流 I 0 的
a2
P ＝(
I0 2
1 2
1
)R ＝
I 0R ＝ P max
2
2
a2
圖 6-3.2
電流 I 對頻率 f 的響應
此時稱為半功率點，所對應之頻率為 f 1 及 f 2，f 1 稱為下截止頻率，f 2 稱為上截止頻
率，而 f 1 與 f 2 的頻率範圍稱為頻帶寬度（ bandwidth ， BW ），簡稱為頻寬。如圖 6-3.2
所示，也可以定義為電流值大於或等於
I0
所對應的頻率區段為頻帶寬度：
a2
BW ＝ f 2 － f 1
當品質因數 Q ≥10 時，圖 6-3.2 之 I -f 曲線會對稱於 f 0，即：
f1 ＝ f0 －
BW
2
；
f2 ＝ f0 ＋
BW
2
串聯諧振電路之選擇性是用來判斷電路在特定頻率時，是否有出現較大訊號，選擇
性佳的電路可以輕易篩選出所要的訊號，通常以頻帶寬度來表示頻率的選擇性，若 BW
愈小，則選擇性愈佳；反之，若 BW 愈大，則選擇性愈差。而頻帶寬度、諧振頻率及品
質因數三者之關係為：
216
06 基本電學實習【Ch6】.indd 216
30/7/2019 上午 10:06:15
Chapter
BW ＝
公式 6-2
由Q ＝
6 交流電路
f0
Q
1
L
f
及 BW ＝ 0 兩公式可以歸納下列之特性：
R zC
Q
1. 當 L 和 C 值固定，諧振頻率 f 0 不變下，R 值愈大時，Q 值愈小，如圖 6-3.3 所示，
BW 愈寬，I 0 值因 R 值增加而愈小，選擇性愈差。
2. 當 R 及 LC 值固定，I 0 與 f 0 皆不變下，
L
值愈大時，Q 值會愈大，如圖 6-3.4 所示，
C
BW 愈窄，選擇性愈佳。
（∵ R 及 LC 固定，
（∵ L 及 C 固定，R 3 ＞ R 2 ＞ R 1）
串聯電路改變 R 值時 BW 之變化
圖 6-3.3
圖 6-3.4
L3
L
L
＞ 2＞ 1）
C3 C2 C1
串聯電路改變
L
值時 BW 之變化
C
例題 6-6
交流 RLC 串聯電路接於 100V 之電源，若 R ＝ 5Ω，L ＝ 50mH，C ＝ 5µF，求電路於諧振時之：
(1) 諧振頻率 f 0 (2) 品質因數 Q (3) 電容器兩端之端電壓 V C (4) 頻帶寬度 BW (5) 下截止頻
率 f 1 及上截止頻率 f 2。
0
2π al50×10 ×5×10
1000
－
2π (
)×50×10 3
π
XL
2πf 0L
＝ 20
＝
＝
(2) Q ＝
R
5
R
(3) V C ＝ QV ＝ 20×100 ＝ 2(kV)
1000
π
f0
50
＝
≒ 16(Hz)
＝
(4) BW ＝
20
Q
π
BW
16
BW
16
＝ 318 －
＝ 318 ＋
＝ 310(Hz) ； f 2 ＝ f 0 ＋
＝ 326(Hz)
(5) f 1 ＝ f 0 －
2
2
2
2
解 (1) f 0 ＝
2π alLC
1
＝
1
－3
－6
＝
1000
≒ 318(Hz)
π
0
0
217
06 基本電學實習【Ch6】.indd 217
30/7/2019 上午 10:06:16
基本電學實習
二 RLC 並聯諧振
如圖 6-3.5(a) 所示，交流 RLC 並聯電路中，當電源為某一特定頻率時，電源電壓與
總電流同相，電路呈現電阻性，此現象稱為並聯諧振（ parallel resonance ）。
$ ! L 、$B! C 、|Y
! | 及 |Z! | 之響應曲線
(b) 頻率 f 對 B
(a) 電路圖
圖 6-3.5
交流 RLC 並聯電路
如圖 6-3.5(b) 所示，交流 RLC 並聯電路發生諧振的條件，與 RLC 串聯諧振一樣，
當 B L ＝ B C （即 X L ＝ X C ）時，
0
0
f0 ＝
0
0
1
＝ 2πf 0C ：
2πf 0 L
1
2π alL C
茲將交流 RLC 並聯諧振時之特性歸納如下：
1. 電感納等於電容納（B L ＝ B C ）。
0
0
（B L ：為諧振時產生之電感納；B C ：為諧振時產生之電容納）
0
0
! ＝
$ ! 0 ＝ G ＋ j (B C － B L ) ＝ G ，即總阻抗最大 Z
2. 總導納最小 Y
0
0
! ‧$Y! 0 ＝ V
! ‧G ＝ $ I! R 。
3. 總電流最小 $ I! 0 ＝ V
1
!
Y
＝
1
＝ R。
G
4. 總電流等於流過電阻的電流：
$ I! 0 ＝ $ I! R ＋ $ I! L ＋ $ I! C ＝ $ I! R （$ I! L 和 $ I! C 大小相等，方向相反）
0
0
0
0
（$ I! L ：諧振時流過電感器 L 之電流；$ I! C ：諧振時流過電容器 C 之電流）
0
$ ! 0 ＝ 0 ）：
5. 總電抗功率等於 0 （ Q
0
$! 0＝Q
$ !L ＋ Q
$ ! C ＝ 0 （$Q! L 和 Q
$ ! C 大小相等，方向相反）
Q
0
0
0
0
218
06 基本電學實習【Ch6】.indd 218
30/7/2019 上午 10:06:16
Chapter
6 交流電路
6. 總功率因數等於 1 ，即呈電阻性：
PF ＝ cos θ ＝
G
＝1
Y
1 品質因數 Q
和串聯諧振時的定義一樣，即產生諧振時電感器與電容器間相互轉移的能量與消耗
能量之比值：
Q＝
QL
V 2B L
I
I
B
R
V /I R
＝
＝ L ＝
＝
＝ L ＝ L （諧振時 ! I ＝ $ I! R ）
2
XL
P0
VG
G
V /I L
IR
I
0
0
0
0
0
0
0
或
QC
V 2B C
B
R
V /I R
I
I
＝
＝ C ＝
＝
＝ C ＝ C （諧振時 ! I ＝ $ I! R ）
Q＝
2
XC
P0
VG
G
V /I C
IR
I
0
0
0
0
0
0
0
由 上 式 發 現， 諧 振 時 電 感 器 或 電 容 器 的 電 流 為 總 電 流 的 Q 倍， 所 以 電 感 器 或 電
容 器 流 過 的 電 流 有 可 能 是 總 電 流 的 很 多 倍， 故 並 聯 諧 振 又 可 稱 為 電 流 諧 振（ current
resonance ）：
Q＝
R
＝
XL
0
R
C
＝ Rz
1
L
)L
2π (
2π alL C
綜上所述，並聯諧振之品質因數除定義相同外，其餘皆不同。
2 頻帶寬度與選擇性
圖 6-3.6 的並聯電路在發生諧振時，諧振
電流 I 0 為最小值，故又稱並聯諧振為反諧振；
小於或等於 a2 I 0 所對應的頻率區段為頻帶寬
度（BW ）：
BW ＝ f 2 － f 1 ＝
f0
Q
當 品 質 因 數 Q ≥10 時， 圖 6-3.6 之 I -f 曲
圖 6-3.6 RLC 並聯電路 I -f 特性曲線
線會對稱於 f 0，即
f1 ＝ f0－
BW
2
；
f2 ＝ f0＋
BW
2
選擇性是用來判斷電路在特定頻率時，是否有出現較大訊號，選擇性佳的電路可以
輕易篩選出所要的訊號。頻帶寬度來表示頻率的選擇性，若 BW 愈小，則選擇性愈佳；
219
06 基本電學實習【Ch6】.indd 219
30/7/2019 上午 10:06:16
基本電學實習
反之，若 BW 愈大，則選擇性愈差。
例題 6-7
如圖 6-3.5(a) 所示，若 R ＝ 10kΩ，L ＝ 1mH，C ＝ 1mF，試求電路之 f 0、Q 及 BW 。
解 (1) f 0 ＝
2π alLC
1
＝
2π al10
1
－3
×10 － 9
≒ 159(kHz)
(2) Q ＝ R
C
10 9
＝ 104
＝ 10
zL
zx 10 － 3
(3) BW ＝
f0
159×103
＝ 15.9(kHz)
＝
Q
10
－
實務上的交流電路，並非全部串聯或全部並聯，一般電感器之線圈均含有內阻 R L ，
所以 LC 並聯諧振電路是一種串並聯複合電路，如圖 6-3.7 所示。為了分析方便，可以
將電感器 R L 和 L 的串聯化為並聯等效電路（R LP // jX LP ）的形式，如圖 6-3.8 所示。
圖 6-3.7
實務上 LC 並聯諧振電路
圖 6-3.8
並聯等效電路
依據串聯電路化為並聯電路的公式：
公式 6-3
R LP ＝
2
2
＋ X LS
R LS
R LS
X LP ＝
2
2
＋ X LS
R LS
X LS
圖 6-3.8 中若要產生諧振，X C 必須等於 X LP ：
1
R 2 ＋ (2πf 0L ) 2
＝ LS
2πf 0C
2πf 0L
整理得
f0 ＝
1
C
2
‧ 1 － R LS
zx
2π alL C
L
220
06 基本電學實習【Ch6】.indd 220
30/7/2019 上午 10:06:17
Chapter
2
上式若 R LS
f0 ＝
6 交流電路
C
很小趨近於 0 ，則諧振頻率可改寫為：
L
1
C
1
2
‧ 1 － R LS
≒
zx
2π alL C
L
2π alL C
換言之，若 L 值遠大於 C 且 R LS 值較小時（或 Q 值 ≥10），實務上 LC 並聯諧振
之諧振頻率仍可使用理想電路諧振頻率的公式來套用。
221
06 基本電學實習【Ch6】.indd 221
30/7/2019 上午 10:06:17
基本電學實習
技‧能‧活‧動
技能活動
實習目的
材料表
1. 熟悉諧振電路之條件。
材料
品名
規格
數量
2. 熟悉 RLC 串聯諧振的特性。
1 電阻器
1Ω±5%，1W
1
3. 熟悉 RLC 並聯諧振的特性。
2 電阻器
10Ω±5%，1W
1
4. 熟悉電感器內阻對諧振電路的影響。
3 電阻器 100Ω±5%，
1
W
2
1
W
2
備註
1
4 電阻器
1kΩ±5%，
5 電感器
1mH
1
內阻 5Ω 以下
6 電感器
10mH
1
內阻 30Ω 以下
7 電容器
0.1µF，25V
1
8 電容器
1µF，25V
1
1
實習步驟
工作項目一 串聯諧振實驗
1. 如圖 6-3.9 所示，計算 f 0 ＝
f1 ＝
Hz ，f 2 ＝
Hz ，Q ＝
，BW ＝
f0
＝
Q
Hz ，
Hz 。
2. 連接電路，示波器 CH1 監測電源波形，
$ ! R （除以 100 即為 ! I ）波形。
CH2 監測 V
$ ! S 使 用 信 號 產 生 器， 將 輸 出 電 壓
3. 電 源 V
調到 2V 之正弦波（ 5.636V p-p）。
4. 頻 率 由 1kHz 逐 漸 調 大， 觀 察 示 波
器 之 波 形， 當 電 源 電 壓 與 電 流 同 相
時， 此 時 電 源 頻 率 即 為 諧 振 頻 率 f 0 ＝
Hz ，與步驟 1. 計算值是否相
同？
圖 6-3.9
電路
。
狀況
諧振時 V
$ ! R 應與 V
$ ! S 同相且振幅大小相同，為何實際測量發現 V
$ ! R 略小於 V
$! S ？
fi 因電感器不是理想電感器，其內阻所造成。
222
06 基本電學實習【Ch6】.indd 222
30/7/2019 上午 10:06:17
Chapter
6 交流電路
$ ! S 電壓保持 2V 不變，頻率由小而大逐一量測 V
$ ! R ，並記錄於表 6-3.1
5. 依表 6-3.1 所示，電源 V
中。
表 6-3.1
f 0 － 300
f 0 － 200
f 0 － 100
f0
f 0 ＋ 100
f 0 ＋ 200
f 0 ＋ 300
技能活動
頻率 (Hz)
V R （測量）
I （計算）
6. 將表 6-3.1 之電流逐一計算出來並填入，再將所得之數據繪於圖 6-3.10 。
圖 6-3.10 I -F 曲線
7. 由圖 6-3.10 先找出 I max，再找出
I max
，再找出 f 1 ＝
a2
Hz ，頻帶寬度 BW ＝
Hz ，及 f 2 ＝
Hz 。
8. 比較步驟 7. 與步驟 1. 是否相同？
。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 20% ）
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 30% ）
4. 正確完成步驟 5. ～ 8. ？
（ 30% ）
總評：
223
06 基本電學實習【Ch6】.indd 223
30/7/2019 上午 10:06:18
基本電學實習
工作項目二 RLC 並聯諧振實驗
1. 如圖 6-3.11 所示，計算 f 0 ＝
技能活動
f1 ＝
Hz ，Q ＝
Hz ，f 2 ＝
，BW ＝
f0
＝
Q
Hz ，
Hz 。
圖 6-3.11
電路
2. 連接電路，示波器 CH1 監測電源波形， CH2 監測總電流（ 10Ω 電阻之電流）波形。
$ ! S 使用信號產生器，將輸出電壓調到 2V 之正弦波。
3. 電源 V
4. 頻率由 10kHz 逐漸調大，觀察示波器之波形，當電源電壓與電流同相時，此時電源頻率
即為諧振頻率 f 0 ＝
Hz ，與步驟 1. 計算值是否相同？
。
$ ! S 電壓保持 2V 不變，頻率由小而大逐一量測總電流，並記錄於
5. 依表 6-3.2 所示，電源 V
表 6-3.2 中。
表 6-3.2
頻率 (Hz)
f 0 － 3000
f 0 － 2000
f 0 － 1000
f0
f 0 ＋ 1000
f 0 ＋ 2000
f 0 ＋ 3000
總電流（I ）
6. 將表 6-3.2 之總電流逐一計算出
來 並 填 入， 再 將 所 得 之 數 據 繪
於圖 6-3.12 中。
圖 6-3.12 I -F 曲線
224
06 基本電學實習【Ch6】.indd 224
30/7/2019 上午 10:06:18
Chapter
7. 由圖 6-3.12 先找出 I min，再找出 a2 I min，再找出 f 1 ＝
頻帶寬度 BW ＝
Hz ，及 f 2 ＝
6 交流電路
Hz ，
Hz 。
8. 比較步驟 7. 與步驟 1. 是否相同？
。
技能活動
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 20% ）
2. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
3. 正確完成步驟 4. ？
（ 30% ）
4. 正確完成步驟 5. ～ 8. ？
（ 30% ）
總評：
工作項目三 考慮電感的內阻之諧振實驗
1. 如圖 6-3.13 所示，計算其諧振頻率：
f0 ＝
1
C
2
‧ 1 － R LS
＝
zx
2π alL C
L
2. X LS ＝ 2πf 0L ＝
Hz 。
Ω （計算）；R LS ＝
圖 6-3.13
Ω （使用三用電表測量）。
圖 6-3.14
電路
等效電路
3. 利用公式將電感器串聯等效化簡為並聯等效電路，如圖 6-3.14 所示。
R LP ＝
2
2
＋ X LS
R LS
＝
R LS
4. 求其 Q 值：Q ＝
Ω ；X LP ＝
R LP
＝
X LP
2
2
＋ X LS
R LS
＝
X LS
Ω。
。
5. 求 BW 、f 1 及 f 2：
BW ＝
f0
＝
Q
f1 ＝ f0－
BW
＝
2
Hz
Hz ；f 2 ＝ f 0 ＋
BW
＝
2
Hz 。
225
06 基本電學實習【Ch6】.indd 225
30/7/2019 上午 10:06:19
基本電學實習
6. 連接電路如圖 6-3.15 所示，電源電壓調到 2V 正弦波。
技能活動
圖 6-3.15
7. 頻率由 1kHz 逐漸調大，觀察示波器之波形，當電源電壓與電流同相時，此時電源頻率
即為諧振頻率 f 0 ＝
Hz ，與步驟 1. 計算值是否相同？
。
$ ! S 電壓保持 2V 不變，頻率由小而大逐一量測總電流，並記錄於
8. 依表 6-3.3 所示，電源 V
表 6-3.3 中。
表 6-3.3
頻率 (Hz)
f 0 － 3000
f 0 － 2000
f 0 － 1000
f0
f 0 ＋ 1000
f 0 ＋ 2000
f 0 ＋ 3000
總電流（I ）
9. 將 表 6-3.3 之 總 電 流 逐 一 計
算 出 來 並 填 入， 再 將 所 得 之
數據繪於圖 6-3.16 中。
10. 由圖 6-3.13 找出 f 1 ＝
Hz ，及 f 2 ＝
Hz ，頻
帶寬度 BW ＝
Hz 。
11. 比較步驟 10. 與步驟 5. 是否
相同？
；誤差是否比
工作項目二改善？
。
圖 6-3.16 I - f 曲線
226
06 基本電學實習【Ch6】.indd 226
30/7/2019 上午 10:06:19
Chapter
6 交流電路
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ～ 5. ？
（ 30% ）
（ 20% ）
3. 正確完成步驟 8. ？
（ 20% ）
4. 正確完成步驟 9. ～ 11. ？
技能活動
2. 正確完成步驟 7. ？
（ 30% ）
總評：
問題討論
1. 交流 RLC 串聯電路欲提高 Q 值應如何？
2. 如圖 (1) 所示，電感器之直流電阻為 10Ω ，當電路諧振
時，求下列各值：
(1) 不 考 慮 電 感 器 之 直 流 電 阻， 其 V out、Q 、BW 、f 1、
f 2 各為何？
圖 (1)
(2) 若 考 慮 電 感 器 之 直 流 電 阻， 其 V out、Q 、BW 、f 1、
f 2 各為何？
3. 若沒有示波器，使用數位萬用電表該如何量測 RLC 串
聯電路的諧振現象？
圖 (2)
4. 如圖 (2) 所示，求其：
(1) 諧振頻率 f 0
(2) 品質因數 Q
(3) 頻帶寬度 BW 。
5. 交流 RLC 並聯電路，當電源頻率由 0Hz 逐漸增加至無窮大時，電路之阻抗會隨頻率如何
變化？電流會隨頻率如何變化？
227
06 基本電學實習【Ch6】.indd 227
30/7/2019 上午 10:06:19
6 學習目標回顧
重點掃描
實習一 交流電壓及電流實習
1. 一般交流電壓表或交流電流表指示的是有效值。
2. 純電阻交流電路電流與電壓同相。
3. 純電感交流電路電流落後電壓 90 ° 。
4. 純電容交流電路電流超前電壓 90 ° 。
實習二 交流 RLC 串、並聯電路實習
5. 交流 RLC 串聯電路：
(1) 若 X L ＞ X C ，此電路呈電感性，電流落後電壓 θ 角。
(2) 若 X L ＜ X C ，此電路呈電容性，電流超前電壓 θ 角。
(3) 若 X L ＝ X C ，此電路呈電阻性，電流與電壓同相。
6. 交流 RLC 並聯電路：
(1) 當 B L ＞ B C fi I L ＞ I C ，電路呈電感性，電流落後電壓 θ 角。
(2) 若 B L ＜ B C fi I L ＜ I C ，電路呈電容性，電流超前電壓 θ 角。
(3) 若 B L ＝ B C fi I L ＝ I C ，電路呈電阻性，電流與電壓同相。
實習三 諧振電路實習
7. 交流 RLC 串聯電路發生諧振之條件是在 X L ＝ X C 時發生，即：
(1) 諧振頻率 f 0 ＝
1
2π alL C
(2) 品質因數 Q ＝
XL
X
L
1
＝ C ＝
R
R
R zC
(3) 頻帶寬度 BW ＝
0
f0
Q
0
； f1 ＝ f0－
BW
BW
； f2 ＝ f0＋
2
2
228
06 基本電學實習【Ch6】.indd 228
30/7/2019 上午 10:06:20
學習目標回顧 6
(4) 交流 RLC 串聯電路諧振時呈電阻性，阻抗最小，電流最大。
8. 交流 RLC 並聯電路發生諧振的條件是在 B L ＝ B C 時發生，即：
(1) 諧振頻率 f 0 ＝
1
2π alL C
(2) 品質因數 Q ＝
R
R
C
＝
＝R
zL
XL
XC
0
(3) 頻帶寬度 BW ＝
f0
Q
0
； f1 ＝ f0－
BW
BW
； f2 ＝ f0＋
2
2
(4) 交流 RLC 並聯電路諧振時呈電阻性，阻抗最大，電流最小。
229
06 基本電學實習【Ch6】.indd 229
30/7/2019 上午 10:06:20
6 課後習題
實習一 交流電壓及電流實習
1. 有 一 電 路 電 源 電 壓 為 v (t ) ＝ 100 sin(ωt )V ， 電 流 為 i (t ) ＝ 10 cos(ωt )A ， 則 此
電路為：
(B) 純電感電路
(A) 純電阻電路
(C) 純電容電路
(D) 含有內阻
的電感電路。
2. 有一電路電流為 i (t ) ＝ 10 sin(377t ＋ 30 ° )A ，其電流有效值為多少安培？
(A) 5
(B) 7.07
(D) 14.14 。
(C) 10
3. 同上題，電源頻率為多少 Hz ？
(A) 50
(B) 60
(C) 100
(D) 377 。
4. 若有一電路電壓為 v (t ) ＝ 100 cos(314t － 30 ° )V ，電流為 i (t ) ＝ 5a2 sin(314t ＋
20 ° )A ，則此電路：
超前電流 40 °
(A) 電壓落後電流 40 °
(B) 電壓落後電流 50 °
(C) 電壓
(D) 電壓超前電流 50 ° 。
5. 同上題，其阻抗為多少歐姆？
(A) － 10a2
(B) － 10
(C) 10
(D) 10a2 。
6. 交流電壓表所量測的電壓值為何？
(A) 平均值
(B) 最大值
(C) 有效值
(D) 峰對峰值。
7. 有一交流電源 v (t ) ＝ 100 sin(377t ＋ 60 ° )V ，若 t ＝
瞬間電壓為多少伏特？
(A) － 50
(B) 50
1
秒時，此交流電源之
120
(C) 86.6
(D) － 86.6 。
8. 有一電壓源 v (t ) ＝ 100 sin500t V ，接上一 20mH 之純電感，求其有效功率為多
少瓦特？
(A) 800
(B) 600
(C) 500
(D) 0 。
9. 對於一交流純電容電路，試問下列敘述何者錯誤？
(B) 電流越前電壓 90 °
(C) 功率因數為落後，且為 0
(A) 電容抗與頻率成反比
(D) 所有功率都是無效
功率，且等於視在功率。
10. 某線圈當接於 V DC ＝ 30V 之直流電源時，會流經 10A 電流，若改接於 v (t ) ＝
100a2 sin 1000t V 之交流電源時，則流經 20A 電流，試求該線圈之電感量為
多少 mH ？
(A) 4
(B) 2
(D) 1 。
(C) 3
11. 有一線圈電感量為 0.1H ，接於 100V 、 50Hz 之電源，此線圈之感抗為多少歐
姆？
(A) 31.4
(B) 6.28
(C) 3.14
(D) 15.7 。
12. 在 8 歐姆電阻器中，當通過的電流為 i (t ) ＝ 10 sin(377t ＋ 60 ° )A 時，電阻器所
消耗的平均電功率為多少瓦特？
(A) 600
(B) 500
(C) 400
(D) 300 。
230
06 基本電學實習【Ch6】.indd 230
30/7/2019 上午 10:06:20
課後習題 6
實習二 交流 RLC 串、並聯電路實習
13. 如圖 (1) 所示，此電路之阻抗 Z 為多少歐姆？
14. 同上題，下列敘述何者為真？
電流落後電壓 36.9 °
(A) 3
(B) 4
(A) 電流 I ＝ 10a2 A
(C) 5
(D) 7。
(B) 電流 I ＝ 20A
(C)
(D) 電流超前電壓 53.1 ° 。
15. 如圖 (2) 所示，!V ＝ 100∠0 ° V ，角速度 ω ＝ 50rad/sec ，求此電流為多少安培？
(A) 5a2 sin(50t ＋ 45 ° )
(B) 10 cos(50t － 45 ° )
(C) 5a2 sin(50t ＋ 60 ° )
(D) 10 cos(50t － 30 ° ) 。
圖 (1)
圖 (2)
16. 同上題，電容器兩端之電壓 v C (t ) 為多少伏特？
(A) 200 sin(50t ＋ 45 ° )
(B) 200 sin(50t － 45 ° )
(C) 100a2 sin(50t ＋ 45 ° )
(D) 100a2 sin(50t － 45 ° ) 。
17. 同 上 題， 下 列 敘 述 何 者 為 真？
1000W
(A)cos θ ＝ 0.8 （ 超 前 ）
(C) 總虛功率 Q ＝ 1000VAR
(B) 消 耗 功 率 P ＝
(D) 視在功率 S ＝ 500a2 VA 。
18. 在一 RL 串聯電路，電路中 R ＝ 8Ω 、X L ＝ 6Ω ，若接於 AC100V 電源，試求
電路之平均功率為多少瓦特？
(A) 1000
(B) 800
(C) 600
(D) 400 。
19. 一交流電壓為 v (t ) ＝ 100a2 sin(120t )V ，加於一 RLC 串聯電路，若此電路的
R ＝ 3Ω 、X L ＝ 7Ω 、X C ＝ 3Ω ，則此電路的虛功率 Q 為多少 VAR ？
(A) 3.2k
(B) 2.4k
(C) 1.6k
(D) 1.0k 。
20. 如圖 (3) 所示，!Z 為多少歐姆？
(A)2.4∠ － 36.9 °
(B)2.4∠36.9 °
(C)4∠ － 36.9 °
(D)4∠53.1 ° 。
圖 (3)
231
06 基本電學實習【Ch6】.indd 231
30/7/2019 上午 10:06:20
6 課後習題
21. 同上題，下列敘述何者為真？
(A) ! I ＝ 10∠ － 36.9 ° A
(C) 視在功率 S ＝ 240a2 VA
0.8 落後
22. 如圖 (4) 所示，電路的總電流 ! I 為多
(B) 功率因數 cos θ ＝
(D) i C (t ) ＝ 6a2 cos(500t )A 。
少安培？
(A) 10a2 ∠90 °
(B) 10a2 ∠ － 90 °
(C) 10a2 ∠45 °
(D) 10a2 ∠ － 45 ° 。
圖 (4)
23. 如圖 (5) 所示，I L ＝ 8A ，R ＝ 8Ω ，
X L ＝ 6Ω ，X C ＝ 3Ω ，求電源電壓為多少伏特？
(A) 78
(B) 60
(C) 30
(D) 24 。
24. 如圖 (6) 所示，其平均功率及總虛功率各為何？
(A) P ＝ 102W ，Q ＝ 108VAR
(B) P ＝ 102W ，Q ＝ 36VAR
(C) P ＝ 54W ，Q ＝ 72VAR
(D) 以上皆非。
圖 (5)
圖 (6)
25. 如圖 (7) 所示的 RLC 串聯電路，電流 i (t ) 和電源電壓 v (t ) 的相位關係為何？
(A) 電流相位領先電源電壓
同相
(B) 電流相位落後電源電壓
(C) 電流與電源電壓
(D) 電流為直流電流。
26. 如圖 (8) 所示電路，單相負載的電壓與電流分別為 v (t ) ＝ 50 sin(377t － 45 ° )V
及 i (t ) ＝－ 5 cos(377t － 15 ° )A ，則該負載的功率因數 PF 為何？
(A) 1.0
(B) 0.866
(C) 0.5
(D) 0.1 。
圖 (7)
圖 (8)
232
06 基本電學實習【Ch6】.indd 232
30/7/2019 上午 10:06:21
課後習題 6
27. 如圖 (9) 所示電路，若 v s (t ) ＝ 400 cos(5t )V ，請問電源供應的視在功率應為多
少 kVA ？
(A) 20
(B) 20a2
(C) 40
(D) 40a2 。
28. 某 RL 並聯電路的電阻 R ＝ 4Ω ，輸入電壓 v S ＝ 40∠0 ° V ，若總視在功率大小
為 500VA ，則電感抗約為多少歐姆？ (A) 2.66
＋
vS (t)
－
(B) 5.33
(C) 10.66
10 Ω
10 Ω
圖 (9)
－j4
j20
(D) 16 。
＋
v1 (t)
－
圖 (10)
29. 如圖 (10) 所示之電路，若 v S ＝ 100a2 sin(377t )V ，則 v 1(t ) 為何？
(A) 25 sin(377t － 30 ° )V
(B) 25 sin(377t － 45 ° )V
(C) 50 sin(377t － 30 ° )V
(D) 50 sin(377t － 45 ° )V 。
30. 如圖 (11) 所示之 RLC 串並聯交流電路，試問下列敘述何者正確？
(A) 流經電感器的電流 $ I! L ＝ 2∠ － 90 ° A
(C) 電源電流 ! I ＝ 2.4∠ － 36.9 ° A
I
$ ! ab ＝ 7.2∠53.1 ° V
(B) a 、b 兩端電壓 V
! ＝ 5∠36.9 ° Ω 。
(D) 總阻抗 Z
a
4Ω
V＝12∠0° V
IL －j6 Ω
j6
b
j3
圖 (11)
圖 (12)
$ ! C 為何？
31. 如圖 (12) 所示之交流穩態電路，則電容電壓 V
(B) 100∠53.1 ° V
(C) 140∠53.1 ° V
(A) 100∠ － 36.9° V
(D) 140∠ － 53.1 ° V 。
32. 已知一個 RLC 串聯電路，其電源電壓為 v (t ) ＝ 200a2 sin 100t V ，假設 R ＝
20Ω 、L ＝ 150mH 及 C ＝ 500μF ，則該電路總串聯阻抗為何？
(A) 20 － j 5Ω
(B) 20 － j 15Ω
(C) 20 ＋ j 15Ω
(D) 20 ＋ j 5Ω 。
實習三 諧振電路實習
33. 有一 RLC 串聯電路，在 f ＝ 60Hz 時，X L ＝ 2Ω ，X C ＝ 18Ω ，則欲使電路產生
諧振，其頻率應為多少 Hz ？
(A) 120
(B) 150
(C) 180
(D) 240 。
233
06 基本電學實習【Ch6】.indd 233
30/7/2019 上午 10:06:21
6 課後習題
34. 如圖 (13) 所示，電路之諧振頻率為多少 Hz ？
(A) 19.9
(B) 199
(D) 100 。
(C) 50
35. 同上題，品質因數 Q 為何？
(A) 4
(B) 5
(C) 8
(D) 10 。
36. 同上題，頻帶寬度 BW 為多少 Hz ？
(A) 20
(B) 40
(C) 50
(D) 80 。
圖 (13)
37. 如圖 (14) 所示，若頻率由 1kHz 逐漸減少，則電流 I 會如
何變化？
(A) 先減後增
(B) 先增後減
(C) 逐漸增加
(D) 逐漸減少。
38. 若欲增加 RLC 串聯電路的頻帶寬度，在諧振頻率不變下，
應如何處理？
(A) 固定 LC 增大 R
(B) 固定 LC 減少 R
(C) 固定 R 增加 L 減少 C
(D) 固定 R 增加 C 即可。
圖 (14)
39. 下列何者不是 RLC 串聯諧振時，所具備的特性？
(A) 阻抗 Z ＝ R
(B) 電流最小
(C) cos θ ＝ 1
(D) X L ＝ X C 。
40. 對一 RLC 並聯諧振電路而言，下列敘述何者為真？
(A) R 愈大，則 Q 愈小
(B) R 愈小，則 Q 愈小，頻帶寬度愈小
(C) R 愈大，則 Q 愈大，頻帶寬度愈小
圖 (15)
(D) R 愈大，則 Q 愈大，頻帶寬度愈大。
41. 如圖 (15) 所示，諧振頻率 f 0 為多少 Hz ？
(A) 4k
(B) 5k
(C) 6k
(D) 7k 。
42. 如圖 (16) 所示，欲使電路產生諧振，X L 為
圖 (16)
多少歐姆？
(A) 4
(B) 4 或 6
(C) 2 或 8
(D) 6 或 8 。
43. 如圖 (17) 所示，若欲使電路產生諧振，應
使電容值變為多少 µF ？
(A) 4.78
234
06 基本電學實習【Ch6】.indd 234
(B) 47.8
(C) 5.64
(D) 56.4 。
圖 (17)
30/7/2019 上午 10:06:22
課後習題 6
44. 如圖 (18) 所示，諧振頻率 f 0 為多少 Hz ？
(A) 679
(B) 769
(C) 796
45. 同上題，品質因數 Q 為何？
(D) 967 。
(A) 5
(B) 20
(C) 200
(D) 240 。
46. 同上題，若電源頻率由 500Hz 逐漸增加，則其阻抗會如何變化？
(A) 先減後增
(B) 先增候減
(C) 逐漸增加
(D) 逐漸減少。
47. 如圖 (19) 所示電路，已知諧振頻率 f 0 ＝ 455kHz ，頻帶寬度 BW ＝ 10kHz ，
諧振時阻抗 Z ＝ 600Ω ，則電路的 L 與 C 值為何？
(A) L ＝ 6.4µH ，C ＝ 30nF
(B) L ＝ 10µH ，C ＝ 30nF
(C) L ＝ 4.6µH ，C ＝ 26.5nF
(D) L ＝ 26.5µH ，C ＝ 4.6nF 。
圖 (18)
圖 (19)
48. 有 一 RLC 串 聯 電 路， 若 電 源 電 壓 V ＝ 100V 、R ＝ 10Ω 、L ＝ 20mH 、C ＝
200μF ，當電路諧振時，則下列敘述何者正確？
(A) 功率因數為 1 ，諧振頻
率為 800Hz
(C) 電阻器兩端的電壓大小
(B) 品質因數為 1 ，頻帶寬度為 8Hz
為 100V ，電容器兩端的電壓大小為 100V
(D) 電源電流為 10A ，平均功率為
100W 。
49. 如圖 (20) 所示之電路，e (t ) ＝ 100 sin(377t )V ，
調整電容 C 使電路產生諧振，若電阻 R ＝ 10Ω ，
則電流 i S (t ) 為多少安培？
(A) 100 sin(377t )
(B) 10 sin(377t － 90 ° )
(C) 10 sin(377t )
(D) 0 。
圖 (20)
50. 有一 RLC 並聯電路，若電源電壓有效值 V ＝ 110V 、R ＝ 100Ω 、L ＝ 40mH 、
C ＝ 1μF ，當電路諧振時，請問下列敘述何者錯誤？
(A) 諧振角頻率＝ 5000 rad/sec ，功率因數 PF ＝ 1.0
(B) 電源電流 I 0 ＝ 1.1A ，平均功率 P 0 ＝ 121W
(C) 流經電感器的電流 I L ＝ 0.55A ，流經電容器的電流 I C ＝ 0.55A
0
0
(D) 品質因數 Q ＝ 5 ，頻帶寬度 BW ＝ 159.2Hz 。
235
06 基本電學實習【Ch6】.indd 235
30/7/2019 上午 10:06:22
基本電學實習
236
06 基本電學實習【Ch6】.indd 236
30/7/2019 上午 10:06:22
Chapter
7
常用家用電器之
檢修
教學節數： 9 節
現代家用電器非常多元，隨科學的進度也推出非常多的新產品，限於篇幅無法全面介紹，本章分成照明類、
電熱類及旋轉類等三個單元來介紹。
本章節次
學習目標
實習一
實習二
實習三
1. 熟悉 LED 燈、白熾燈泡、螢光燈及水銀燈等光源
特性。
2. 熟悉檯燈的原理與檢修方法。
3. 熟悉日光燈原理及檢修方法。
4. 熟悉電鍋、烤箱、吹風機與電暖器的構造及原理。
5. 熟悉電鍋、烤箱、吹風機與電暖器的檢修方法。
6. 熟悉電風扇和吸塵器的種類、構造與原理。
237
7. 熟悉電風扇和吸塵器的檢修方法。
照明燈具之認識、安裝及檢修
電熱器具之認識及檢修
旋轉類器具之認識及檢修
07 基本電學實習【Ch7】.indd 237
30/7/2019 上午 09:17:10
基本電學實習
實習一 照明燈具之認識、安裝及檢修
相關知識學習
一 照明光源
良好的照明，除了要有適當且均勻的照度，更需要有高品質的光質和發光效率。所
謂高品質的光質就是沒有眩光，沒有閃爍及接近太陽光色。發光效率一般每瓦特的流明
數（ lm/w ）表示。
照明光源之種類，可分下列三種：
1 白熾燈
電流流過燈絲，使燈絲之溫度上升至白熾化而發光，此種利用溫度放射而發光的
照 明 燈具均稱為白熾燈，如鎢絲燈泡。白熾燈演色性指數 100 ，即看物體顏 色 正 確 度
100% 。惟發光效率太低約 15 lm/w ，壽命約 1000 小時，已慢慢被淘汰。
2 放電燈
於玻璃管中封入水銀蒸氣或氬、氖等稀有氣體，並於兩端封入燈絲或電極。當放電
時，高速電子撞擊管內之氣體分子，使分子游離放射光線者均稱為放電燈，如日光燈、
霓虹燈、水銀燈及 HID 燈（ high intensity discharge ）。其演色性指數稍差約 60 ～ 80 ，
發光效率 60 ～ 80 lm/w ，壽命約 12000 小時，目前市面上仍普遍使用。
3 LED 燈
發光二極體（ light emitting diode ，簡稱 LED ）是利用半導體材料製作而成的固態
發光元件，具冷光性，壽命長約 40000 小時，發光效率高達 80 ～ 120 lm/w ，體積小及
耐震，一般手電筒、家用照明、路燈、廣告燈、紅綠燈、車燈及消費性電子產品已大量
的使用，目前價格略高於放電燈。其顏色亮度可程式化，控制容易，加上壽命長，演色
指數已可達 90 ，全面取代放電燈應指日可待。
在能源逐漸枯竭的年
表 7-1.1
代，發光效率一定是選用
亮度流明（lm）
600 lm
800 lm
燈具的重要考量，表 7-1.1
LED 燈泡
7w
8.5w
9.5w
14w
16w
為目前市售主要照明燈具
螺旋型省電燈泡
11w
15w
23w
27w
32w
白熾燈泡
48w
60w
75w
100w
120w
流明瓦特表。
1000 lm 1500 lm 1800 lm
238
07 基本電學實習【Ch7】.indd 238
30/7/2019 上午 09:17:10
Chapter
7 常用家用電器之檢修
二 檯燈
一般檯燈之光源有白熾燈泡、省電燈泡和 LED 燈泡三種。
1 白熾燈
電接頭
如圖 7-1.1 所示，當電流通過白熾燈泡內的燈絲，
會使燈絲溫度升高而以輻射的方式發光，此時燈絲溫
度約 2000 ℃，會使燈絲逐漸蒸發而變細，最後燒斷。
絕緣玻璃
焊接點
燈帽
氬氣
玻璃球
因此為了延長燈絲壽命，必須將燈泡內抽真空再充填
氬氣，來減緩燈絲蒸發。白熾燈泡構造簡單，立即點
支撐線
燈， 價 格 便 宜 又 不 閃 爍， 演 色 性 指 數 100 ， 曾 經 是 最
受歡迎的燈具之一。但其發光效率低，壽命短，又有
燈絲
灼熱感，已被日光燈及 LED 燈逐漸取代。
圖 7-1.1
白熾燈的構造
2 省電燈泡
其實就是將日光燈設計成燈泡的外型，相對於同樣照度的白熾燈省電許多，比較不
會有灼熱感，壽命比較長，實用性高。演色性指數略低是它的主要缺點。
一般省電燈泡之瓦特數從 5W 、7W 、11W 、13W 、15W 、17W 、23W 及 27W 等規格，
約略相當白熾燈泡 30W ～ 100W 的亮度。
圖 7-1.2
省電燈泡
以燈管外觀來區分，常見有球型、3U、螺旋型及 B.B 管等。
18 W
OFF
AC110 V
27 W
圖 7-1.3
電子
安定器
B.B 管檯燈電路圖
市面上之檯燈已使用 B.B 管較普遍，其電路具有 18W 及
27W 兩段功能選擇。
239
07 基本電學實習【Ch7】.indd 239
30/7/2019 上午 09:17:11
基本電學實習
3 LED 燈泡
一 般 E27 型（ 燈 泡 旋 轉 頭 直 徑 為 27mm ） LED 燈 泡，
可以接 110 ～ 240V 交流電源，只要使用 LED 燈泡置換省
電燈泡即可。精緻 LED 檯燈使用 LED 芯片組合，具有多段
照明功能，省電又輕巧。
圖 7-1.4
LED 燈泡
三 日光燈之構造
日光燈之型式、規格雖有不同，而其主要組成元件皆相仿。一般而言，日光燈是燈
管、安定器和起動器等三元件所構成，茲分述如下：
1 燈管
玻璃管
絕緣體
插腳
燈絲(多為雙螺絲者)
圖 7-1.5
螢光粉膜
鋁帽
日光燈管之構造
外觀為一根細長的玻璃管，管內兩端裝有燈絲，燈絲塗上氧化
鋇以增強放射電子的能力；管中注入水銀蒸氣及少量的氬氣，
並於管壁塗上一層螢光粉。
當電源供應後，燈絲產生的自由電子撞擊管內的水銀蒸氣而產生紫外線，此不可見
之紫外線照射塗有螢光粉膜的管壁後，產生波長較長的可見光。燈管有 T9 （燈管直徑
9/8 英吋）、 T8 （ 8/8 英吋）和 T5 （ 5/8 英吋）三種， T5 燈管最省電，也是臺灣照明市
場主流。常用直管日光燈規格如表 7-1.2 。
表 7-1.2
常用直管日光燈規格
燈管 消耗功率
T8
T5
燈管長度
燈管直徑 全光束（lm） 光效（lm/w）
10W
330mm
25mm
480
48
18W
580mm
25mm
1080
60
27W
895mm
25mm
1820
68
36W
1198mm
25mm
2730
76
14W
580mm
16mm
1150
82
21W
895mm
16mm
1970
94
28W
1198mm
16mm
2740
98
240
07 基本電學實習【Ch7】.indd 240
30/7/2019 上午 09:17:12
Chapter
7 常用家用電器之檢修
2 安定器
安定器的設計，依燈管的瓦特數及燈管數而異，家庭用日光燈常用的安定器有下列
三種：
1. AC 110V 20W 以下，構造如圖 7-1.6 及圖 7-1.7 所示，係以漆包線繞於矽鋼片鐵心上
而成之高漏磁抗流圈。
線圈
空氣隙
鐵心
(a) 結構圖
(b) 等效電路
圖 7-1.6
AC 110V 20W 以下日光燈安定器
鐵心
漏磁路
線圈
電源
至燈管
(a) 結構圖
圖 7-1.7
(b) 等效電路
另一種 AC 110V 20W 以下日光燈安定器
2. AC 110V 40W 低功率因數構造如圖 7-1.8 所示，係以漆包線繞於具有漏磁分路的矽
鋼片而成，是具有升壓作用之高漏磁變壓器，即將 110V AC 之電源電壓變為 220V
AC 之電壓輸出。
線圈
鐵心
漏磁分路
b
c
ab：輸入
ac：輸出
a
a
b
(a) 結構圖
圖 7-1.8
c
(b) 等效電路
AC 110V 40W 低功率因數日光燈安定器
241
07 基本電學實習【Ch7】.indd 241
30/7/2019 上午 09:17:12
基本電學實習
3. AC 110V 40W 高功率因數其使用之安定器與 40W 低功
因最大不同之處，仍在安定器內多裝了一個改善功率因
數之電容器及一個電阻器（當電容器之洩放電阻）外，
其餘皆相同，其等效電路圖如圖 7-1.9 所示。
安定器功能有三：
1. 於日光燈起動之初，抑制燈絲的預熱電流於正常的範圍
a
c
b
圖 7-1.9
AC 110V 40W
高功率因數日光
燈安定器之等效
電路
內，使燈絲可以獲得適當的加熱而不致燒毀。
2. 產生衝擊高電壓加於日光燈管兩端，促使日光燈管放電發亮。當燈絲預熱電路開路
的一剎那，安定器產生 500V ～ 800V 的高電壓，這電壓雖然瞬間即逝，但已足以迫
使燈管中之電子高速奔馳而產生放電現象。
3. 日光燈管發亮後，尚有限制電流的作用，使日光燈管之電流安定，以維持燈管正常
發亮。
3 起動器
起動器的功用是讓日光燈能自動起動，當兩個接腳間被加上足夠大的電壓時，兩極
間產生輝光放電（ glow discharge ）（此時起動器會發出紫色的火花），產生的熱量使
雙金屬片伸張而與相距約半毫米的固定電極接觸。此時輝光
電容器
固定電極
放電因兩電極之接觸而消失，故 1 ～ 2 秒後，可動電極即因
溫度降低而與固定電極分離。
雙金屬片
起動器中 0.006 μF 電容器功能有二：
玻璃管
1. 抑制螢光燈放電產生的高諧波，以減少電磁波干擾。
管內氣體
2. 延長起動器兩極離開時，所產生這衝擊高壓的時間，以利
外殼
點燈。
燈腳
起動器分為 1P 與 4P ，要配合燈管而使用，錯誤使用無
法正常點燈，正確用法如表 7-1.3 所示。
表 7-1.3
起動器的選擇
起動器型式
直管型日光燈
環型日光燈
1P
10W、20W
10W、30W
4P
30W、40W
圖 7-1.10
起動器之構造
係將小玻璃管抽真空後注入少
量氦、氖及氬等稀有氣體，並
裝上塗有氧化鋇之雙金屬片做
成的可動電極及一個固定電極
而成。
若不慎將 1P 起動器使用在 40W 日光燈上，則會因電壓太高而使日光燈重複點燈（兩
端亮，中間不亮）；反之，若將 4P 起動器使用在 20W 日光燈上，則會因電壓不足，日
光燈將無法點燈。
242
07 基本電學實習【Ch7】.indd 242
30/7/2019 上午 09:17:12
Chapter
7 常用家用電器之檢修
四 日光燈之原理
1 日光燈發光原理
500 V~800 V
0V
110 V
55 V
S
感應衝
擊電壓
安
定
器
AC110 V
SW
1 起動器輝光放電
當開關 SW 接通後，即
在起動器之兩極間產生
輝光放電，同時產生放
電電流而使可動電極加
熱而彎曲，使其接觸固
定電極。
AC110 V
SW
2 燈絲放射電子
在 電 極 短 路 瞬 間， 兩 極
之 電 壓 為 0V， 輝 光 消
失， 同 時 抗 流 線 圈（ 安
定 器 ）、 燈 絲 及 起 動 器
都串聯在線路上形成一
迴路，於是約有 1.5 ～ 2
倍的額定電流流過迴路
而 使 燈 絲 發 熱， 並 放 出
大量電子。
圖 7-1.11
AC110 V
SW
3 電子高速奔向陽極
由於起動器輝光放電已
因 兩 電 極 接 觸 而 消 失，
經 1 ～ 2 秒 後， 起 動 器
之兩極熱量消失而分開，
瞬間切斷電流。
AC110 V
SW
4 發光
在切斷之瞬間，通過抗流
圈 之 電 流 突 然 中 斷， 感
應產生甚高之衝擊電壓
（500 ～ 800V）， 此 高
壓 加 於 燈 絲 兩 端， 而 使
日光燈管發射大量電子，
被高速吸往正極，而導致
放 電。 高 速 度 的 電 子 撞
擊 水 銀 蒸 氣 原 子 時， 產
生肉眼看不見的紫外線，
而這種紫外線照在燈管
壁的螢光物質上，則可產
生波長較長之可見光波。
日光燈發光原理
此時日光燈點亮後，電流流過安定器→左燈絲→燈管→右燈絲，此時安定器產生限
流的作用，使燈管維持穩定的放電作用，同時此時起動器兩端的電壓約只有 55V ，因此
起動器不再產生輝光放電。
2 各種日光燈電路
圖 7-1.12 ～圖 7-1.17 為家庭常用的六種日光燈電路圖，茲分述如下：
243
07 基本電學實習【Ch7】.indd 243
30/7/2019 上午 09:17:12
基本電學實習
1.
2.
AC110 V
AC110 V
SW2
SW
圖 7-1.12
110V 10W 檯燈電路
SW1
開 燈 時，SW 1 壓 下， 經 2 ～
3 秒後鬆開，就如同起動器
功 能， 日 光 燈 點 亮； 若 把
SW 2 壓下，則日光燈熄滅。
S
0.006 µF
3.
圖 7-1.13
起動器
110V 20W 日光燈電路
4.
SW
起動器
S
AC110 V
AC110 V
SW
S
S
圖 7-1.14
起動器
圖 7-1.15
110V 20W 雙管日光燈電路
起動器
110V 40W 低功因日光燈
電路
5.
AC110 V
R
C
圖 7-1.16
SW
S
6.
110V 40W 高功
因日光燈電路
起動器
10 W燈管
安定器
單鈕壓接型開關
5
3
2W
小燈泡
2
4
1
圖 7-1.17
附小燈單只按鈕型檯燈
電路
(1)第 一 次 壓 下 時，1-2 接 通， 同 時 4-5
接通；按鈕放開時，4-5 接點斷開，
日光燈亮。
(2)第二次壓下時，1-2 斷開，日光燈熄
滅，同時 2-3 接通，小燈亮。
(3)第三次壓下時，2-3 斷開，小燈熄滅。
AC110 V
244
07 基本電學實習【Ch7】.indd 244
30/7/2019 上午 09:17:13
Chapter
7 常用家用電器之檢修
3 安全注意事項
1. 必須注意日光燈的規格，選擇適當的安定器、起動器、燈管及電源，方可使燈管點亮。
2. 日光燈沒有裝設安定器就直接加電源，會立即燒毀燈絲。
3. 20W （含）以上之日光燈不能以按鈕開關代替起動器，否則燈管無法點亮。
4. 燈絲氧化物損耗與起動次數成正比，因此盡可能減少不必要的啟動次數，開關頻繁
場所不宜裝設日光燈。
5. 近年來，日光燈具將安定器及起動器兩元件的功能，利用電子電路整合成一個元件，
稱為電子安定器，其特點為：功率因數高、點燈時間短、改善閃爍現象、重量輕及
省電，惟價格稍高且壽命較短，目前 T5 日光燈具已全面使用電子安定器。
五 水銀燈
水銀燈和日光燈一樣為目前最常用的照明器具，水銀燈的效率高，但其光線偏藍綠
色，不適合一般家庭照明，但對大自然景色的照明卻很適合，故普遍被使用於挑高廠房、
體育館、庭園、公園與街道等場所。
1 水銀燈的構造
水銀燈係由水銀燈泡及水銀燈安定器所組合而成，茲分述如下：
1. 水銀燈泡：水銀燈泡如圖 7-1.18 所示，主要構造有燈泡及電極。燈泡分內外兩層，
內為發光管，由耐高溫之石英玻璃製成，再封
銲接頭
入水銀蒸氣及少量氬氣，以幫助起動，管端再
封入電極及輔助電極。外管以硬質矽酸玻璃製
燈帽
成，內外管間於抽真空後灌入適量的氮氣，以
減少發光管之熱量散失。
輔助電極
主電極以鎢絲製成，表面塗上氧化物，以增大
起動用電阻器
主電極A
放射電子的能力；輔助電極又稱起動電極，其
發光管
(石英玻璃管)
串聯一電阻後乃與主電極相連。電極的功用在
主電極B
產生電弧，使發光管內的水銀蒸汽游離放電。
螢光粉末
由於水銀燈之光色偏藍綠色，一般將外管的內
外管
(玻璃管)
壁塗上螢光粉膜，使發出之光色變為白色或米
黃色。
圖 7-1.18
水銀燈泡之構造圖
245
07 基本電學實習【Ch7】.indd 245
30/7/2019 上午 09:17:13
基本電學實習
2. 安定器：水銀燈與其他放電燈一樣，利用安定器在起動之初，在燈管兩端加上較高
的電壓，起動完成後，則必須將燈管兩端的電壓降低，來限制通過燈管之電流，以
免因大電流而燒毀燈管。水銀燈依電源不同，如圖 7-1.19 所示的兩種配線圖，使用
時只要按圖接線即可，一般初學者常因電源側與負載側反接或選錯電源電壓而損壞
燈泡，不可不慎。
接電源
120 V
110 V
接至
燈泡
0V
(a) AC 110V 水銀燈安定器
圖 7-1.19
接電源
230 V
220 V
0V
接至
燈泡
(b) AC 220V 水銀燈安定器
水銀燈安定器配線圖
2 水銀燈原理與特性
如圖 7-1.18 所示，當水銀燈電源通上的瞬間，燈管被加上 220V 電壓，由於輔助電
極與主電極 A 之間距離較近，又起動用電阻器在常溫時電阻較低，故首先於輔助電極與
主電極 A 間產生放電：放電所產生的熱量，使發光管內的水銀漸漸蒸發變成氣體。約 5 ～
8 分鐘後，水銀蒸氣充滿整個發光管時，兩個主電極間因水銀蒸氣的導電作用而使其電
阻降低，啟動用電阻也因溫度升高而電阻值變高，此時兩個主電極之電阻遠較輔助電極
與主電極 A 之間的電阻為小，故放電現象轉移至兩個主電極之間，完成點燈。
水銀燈的優缺點如下：
1. 效率高，約為白熾燈的 3 ～ 5 倍。
2. 使用壽命長。
3. 單盞燈的光度強，適合挑高空間，可以減少燈數以減低設備費。
4. 光
色富青綠色，以此照明綠葉會特別鮮綠，故適合庭院、公園等
照明。
5. 光
譜接近單波長（螢光水銀燈例外），可以仔細看清細小物體，
故適合體育館、道路照明。
1. 青
綠色以外的被照物都失
去光彩（螢光水銀燈可改
善）。
2. 不適合開關頻繁的場所。
3. 功
率因數低（可加裝電容
器改善）。
4. 價格稍高。
六 緊急照明燈
家庭或營業場所常因發電系統或輸配電系統故障而造成停電，會造成生活或工作
上的不便，甚至有安全上的疑慮，所以裝設停電緊急照明燈是非常普遍的，其外形如圖
7-1.20 所示。
246
07 基本電學實習【Ch7】.indd 246
30/7/2019 上午 09:17:13
Chapter
(a) 正面
7 常用家用電器之檢修
(b) 反面
圖 7-1.20
緊急照明燈
緊急照明燈所以能於停電時自動提供照明，其原理很簡單，只利用一個 12V 的蓄電
池，平時充電，當停電時，利用蓄電池所儲存的電能提供停電時的替代電源。圖 7-1.21
緊急照明燈電路圖中，主要是利用一個矽控整流器（ silicon controlled rectifier ）控制
電路，於正常供電狀態時，變壓器二次側有 12.6V 的交流電壓；當正半波時，由 a →
D 1 → R 3 →蓄電池→ b 進行充電，另一迴路由 a → C 1 → D 3 → R 1 → b 將 C 1 充電；負半波時，
D 3 受到逆向偏壓而截止，C 1 由 a → D 1 → R 3 → R 2 而放電。由於充電時間常數小於放電
時間常數，所以 SCR 之 G-K 兩極間處於逆向偏壓的狀態，故 SCR 處於截止狀態，燈泡
不亮。SW 1 與 SW 2 正常時處於閉合的，如果希望照明時間加長，可將其中一個開關切斷。
a
R3 22 Ω(1 W)
D1
110 V/12.6 V
120k Ω
AC
110V
NL
SCR
K
C1
＋
47 µF
25 WV －
A
SW2
12 V燈泡
G
R
250 Ω
SW1
12 V ＋
蓄電池 －
R2
1k Ω
D3
V
R1
100 Ω(1 W)
b
二極體
K
A SCR
G
圖 7-1.21
緊急照明燈電路圖
247
07 基本電學實習【Ch7】.indd 247
30/7/2019 上午 09:17:13
基本電學實習
若停電時，變壓器二次側不再有電壓向 C 1 充電，所以 C 1 逐漸放電，兩端電壓趨於
零，蓄電池正端→ R 2 → D 3 → R 1 →蓄電池負端，此時 SCR 之 G-K 處於正向偏壓， SCR
導通，於是蓄電池正端→燈泡→ A → K → a →二次側線圈→ b →蓄電池負端，點亮燈泡，
負起緊急照明的任務。
當恢復供電時，C 1 將再度被充電而供給 SCR 的 G-K 兩極間的逆向偏壓， SCR 截止
使燈泡熄滅，直到下次發生停電。
緊急照明燈應定期更換蓄電池，才能於停電時發揮功能，一般蓄電池每兩年須更換
一次為宜。
248
07 基本電學實習【Ch7】.indd 248
30/7/2019 上午 09:17:13
Chapter
7 常用家用電器之檢修
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 熟悉檯燈、白熾燈的結構與原理。
2. 熟悉日光燈及水銀燈的結構與原理。
3. 熟悉緊急照明燈的結構與原理。
4. 熟練照明電器之檢修方法。
材料表
材料
品名
規格
1
白熾燈泡
2
省電燈泡
20W
3
起動器
4
起動器
5
大頭針
數量 備註
品名
5W、60W、100W 各 1
規格
數量 備註
6
調光器
110V/100W
1
1
7
水銀燈泡
H-400X-T
1
1P
1
8
安定器
HG-400120HL
1
4P
1
9
無熔絲開關
2P 15A
1
1
實習步驟
工作項目一 檯燈之檢修
1. 白熾燈泡的測試：
(1) 以三用電表之 R × 1 檔，量測白熾燈泡之靜態電阻，如圖 7-1.22 所
示，並記錄量測值於表 7-1.4 中。
表 7-1.4
白熾燈泡
5W
60W
100W
量測值
(2) 瓦特數愈高，內阻愈小？
。
(3) 靜態電阻量測值為何遠低於額定電阻值（R ＝
2. 認識無段調光器電路：
V2
）？
P
。
圖 7-1.22
白熾燈泡的量測
(1) 如圖 7-1.23 所示，將調光器旋鈕置於 OFF 處（反時針轉到底），將電源插頭插上電源。
249
07 基本電學實習【Ch7】.indd 249
30/7/2019 上午 09:17:14
基本電學實習
(2) 調整調光器旋鈕，觀察燈泡亮度的變化，
燈泡最亮時以三用電表 ACV 檔測量，燈
泡兩端電壓為
V， 微 亮 時 以 三
V。
NFB
(3) 使 用 示 波 器 量 測 燈 泡 兩 端 之 波 形， 如 圖
7-1.23(a) 所 示， 調 光 器 旋 鈕 由 OFF 順 時
A
調光器
技能活動
用 電 表 ACV 檔 測 量 燈 泡 兩 端 電 壓 為
燈泡
AC110 V
針旋轉，觀察燈泡兩端波形的變化。
(a) 接線圖
(4) 圖 7-1.23(b) 為 調 光 器 電 路， 其 中 DIAC
為交流二極體，當每半週期電壓高於折轉
VR
電 壓 即 可 導 通， 而 且 是 雙 向 的。 TRIAC
TRIAC
則 在 每 半 週 期 DIAC 導 通 時 觸 發， 使
R
G
TRIAC 導 通。 當 每 半 週 期 電 源 對 VR 和
C1
DIAC
C2
C 1 充電，使 C 1 電壓高於折轉電壓，DIAC
導通觸發 TRIAC ，使 TRIAC 導通，利用
V R 調整電阻的大小，改變充電時間，控制
(b) 調光器電路圖
圖 7-1.23
無段調光器電路
導通角度，可以達到無段調光的目的。
(5) 檯燈故障檢修與排除，請參考表 7-1.5 。
表 7-1.5 檯燈故障檢修與排除
故障徵候
故障原因
燈座接觸不良
1 燈泡不亮
處理方法
調整接觸銅片或更換燈座
燈泡的燈絲燒斷 更換同規格檯燈燈泡
線路鬆脫或脫落 找出斷線部位，重新銲牢
電源線斷線
2 燈泡亮度無法調整 調光器損壞
使用大頭針找出斷線部位，接續後並予以絕緣處理
更換調光器
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 60% ）
總評：
工作項目二 日光燈之檢修
1. 20W 日光燈接線與測試：
250
07 基本電學實習【Ch7】.indd 250
30/7/2019 上午 09:17:14
Chapter
電源
自耦變壓器 開關
(1) 依圖 7-1.24 完成 20W 日
光燈接線。
(2) 調 整 自 耦 變 壓 器 至 0V
NFB 保險絲
S
AC110 V
於閉合的狀態。
圖 7-1.24
技能活動
位 置， 將 電 源 開 關 亦 置
安定器
V
FU
處， 將 NFB 置 於 ON 的
7 常用家用電器之檢修
20W 日光燈接線圖
(3) 調整自耦變壓器，使電壓表由 0V 逐漸增加電壓，直到日光燈起動發亮，此時電壓為
日光燈的起動電壓，並記錄於表 7-1.6 中。
(4) 將電壓再逐漸增加（最高 125V ），觀察亮度有何變化？
。
(5) 逐漸降低電壓，觀察亮度變化，直到日光燈熄滅，此時電壓為熄燈電壓，並記錄於表
7-1.6 中。
(6) 將電源電壓調至 110V ，日光燈點亮後，取下 1P 的起動器，使用三用電表量測燈管
及安定器之端電壓，並記錄於表 7-1.6 中。
(7) 關掉 NFB 電源開關，裝上 4P 起動器，再閉合電源開關，日光燈能否點亮？
為什麼？
。
。
表 7-1.6
日光燈瓦特數
20W
40W
10W
起動電壓
燈管端電壓
安定器端電壓
熄燈電壓
2. 40W 日光燈接線與測試：
(1) 依圖 7-1.25 完成 40W 日光燈接線。
S
(2) 調整自耦變壓器至 0V 處，將 NFB 置於 ON 的位置。
電源
自耦變壓器 開關
(3) 調 整 自 耦 變 壓 器， 使 電 壓 表
由 0V 逐 漸 增 加 電 壓， 直 到 日
NFB 保險絲
光燈起動發亮，此時電壓為日
光燈的起動電壓，並記錄於表
7-1.6 中。
FU
安定器
AC110 V
圖 7-1.25
(4) 將電壓再逐漸增加（最高 125V）
，觀察亮度有何變化？
V
40W 日光燈接線圖
。
251
07 基本電學實習【Ch7】.indd 251
30/7/2019 上午 09:17:15
基本電學實習
(5) 逐漸降低電壓，觀察亮度變化，直到日光燈熄滅，此時電壓為熄燈電壓，並記錄於表
7-1.6 中。
注意
(6) 將電源電壓調至 110V ，日光燈點亮後，取下 4P 起動器，使用
技能活動
1 分 鐘 為 宜， 否 則
容易損壞起動器及
燈管。
三用電表量測燈管及安定器之端電壓，並記錄於表 7-1.6 中。
(7) 關掉 NFB 電源開關，裝上 1P 起動器，再閉合電源開關，日
光燈能否點亮？
。為什麼？
時間以不超過
。
3. 10W 日光燈接線與測試：
(1) 參考圖 7-1.11 110V 10W 檯燈電路，同學自行接線。
(2) 不使用起動器，使用按鈕開關。
4. 故障排除：
(1) 送上電源，由外部觀察，判斷故障狀況。
(2) 如無法判斷，再配合三用電表來逐步清查。
(3) 排除故障方法如表 7-1.7 。
表 7-1.7 日光燈故障予以排除
故障徵候
1 燈不亮
2 僅燈管兩端發光
3 閃爍不定
4 燈雖亮，但亮度不夠
故障原因
處理方法
停電或電源不足
改善電源
起動器故障或用錯（P 數不符）
換新
燈管沒插好
插好燈管
起動器不良或不符
換新
燈絲燒斷
換新燈管
燈具內配線斷線
查出斷線處並銲牢
燈具內配線錯誤
檢查配線並改正
燈管不良
換新
起動器不良
換新
起動器座不良
換新
燈具內配線錯誤
檢查配線並改正
電壓過高
改善電源
燈管不良
換新
電壓過低
改善電源
電源閃爍
改善電源
接觸不良
改善不良接點
燈管不良
換新
電源過低
改善電源
安定器不良
換新
燈管汙染影響亮度
擦拭燈管
252
07 基本電學實習【Ch7】.indd 252
30/7/2019 上午 09:17:15
Chapter
7 常用家用電器之檢修
工作評量
1. 正確完成線路接線並完成步驟 1. ？
（ 30% ）
2. 正確完成線路接線並完成步驟 2. ？
（ 40% ）
（ 30% ）
總評：
技能活動
3. 正確完成步驟 3. 4. ？
工作項目三 水銀燈之檢修
1. 接線：
(1) 如圖 7-1.26 所示完成接線。
(2) 接線時，務必查看安定器與水銀燈泡是否匹配，安定器之電源側與負載側一定不能接錯。
2. 測試：
A1
NFB
(1) 將 NFB 開至「 ON 」。
AC110 V
V1
A2
110V
120V
V2
H-400
(2) 觀察水銀燈點亮過程，至
全亮須多少時間？
HG-400 120hp
圖 7-1.26
。
SW2
水銀燈接線圖
(3) 將 NFB 扳 至「 OFF 」， 立 即 再 扳 至「 ON 」， 觀 察 水 銀 燈 之 變 化， 能 立 即 點 亮 嗎？
（此時水銀蒸氣壓力很高，弧光放電無法發生）並記錄要多少時間才能回
復全亮？
。
3. 故障排除：故障原因及處理方法，如表 7-1.8 。
表 7-1.8
故障徵候
故障原因
處理方法
電源故障
檢修電源系統
配線錯誤
改正
燈管內之水銀凝結把補助電極與主電
以手輕拍水銀燈泡，使其開始放電
1 裝設完成後通電不亮 極短路
水銀燈泡不良
換新
水銀安定器不良
換新
換新燈泡，並更改安定器之插頭，以
電源電壓過高
降低負載側電壓
水銀燈泡之壽命短
2
環境溫度過高或濕氣重
改善安裝方法
燈泡壽命終止
換新
3 長期使用後不起動
安定器損壞
換新
斷電
檢查電源
線路斷線或接觸不良
檢修線路並改善
4 燈光忽然熄滅
電壓變動太大
檢查電源或安定器
燈泡燒壞
換新
電壓過低
改善電源
5 閃爍不定
配線太細長而壓降太大
更換配線
07 基本電學實習【Ch7】.indd 253
253
30/7/2019 上午 09:17:15
基本電學實習
工作評量
1. 正確完成線路接線？
2. 正確完成測試？
（ 50% ）
（ 50% ）
技能活動
總評：
工作項目四 緊急照明燈之檢修
1. 如圖 7-1.20 所示，將緊急照明燈接上電源。
2. 將 SW 1、 SW 2 切至「 ON 」。
3. 觀察充電指示燈是否亮起？
。
4. 將電源拔掉，觀察兩個燈泡是否亮起？
。
5. 將 SW 1 關閉，照明燈泡是否熄掉一盞？
。
6. 故障原因及處理方法，如表 7-1.9 。
表 7-1.9
故障徵候
1 送電後指示燈不亮
2 停電時照明燈不亮
故障原因
處理方法
電源線故障
檢查電源線
指示燈燒毀
更換指示燈
變壓器損壞
更換變壓器
蓄電池不良
更換蓄電池
燈泡不良
更換燈泡
電路故障
檢修電路
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ～ 3. ？
（ 50% ）
2. 正確完成步驟 4. ～ 6. ？
（ 50% ）
總評：
問題討論
1. 40W 日光燈使用 1P 起動器，燈管是否能點亮？為什麼？
2. 20W 日光燈使用 4P 起動器，燈管是否能點亮？為什麼？
3. 水銀燈在點亮時，切斷電源後再即刻送上電，這樣水銀燈需經一段時間才能完全點亮，
為什麼？
4. 試繪圖說明水銀燈的點燈原理。
254
07 基本電學實習【Ch7】.indd 254
30/7/2019 上午 09:17:15
Chapter
7 常用家用電器之檢修
實習二 電熱器具之認識及檢修
相關知識學習
一 電熱之原理
一般電熱產生的方法有電阻發熱、電弧發熱、感應發熱及誘電發熱等四種。一般家
庭電器最常用的是電阻發熱，如電鍋、電熨斗、烤箱及電暖器等皆是。電弧發熱使用於
工業用電銲機、電弧爐最常見；感應發熱用於電磁爐，而微波爐則屬於高頻振盪發熱。
依據焦耳定律，電阻 R 歐姆通以電流 I 安培，經過 t 秒後，將產生 I 2Rt 電能，即 W
＝ I 2Rt （焦耳），又一焦耳之電能可產生 0.24 卡之熱量，故：
H ＝ 0.24W ＝ 0.24 I 2Rt （卡）
二 電熱材料
1 電熱線
電熱線為電熱類電器的加熱元件，一般使用鎳鉻合金線或鐵鉻合金線，需具備下列
之特性：
1. 電阻係數高。
2. 耐高溫。
3. 不易腐蝕。
4. 溫度係數小。
5. 能承受溫度之突變。
6. 易於加工及價廉。
2 溫度控制
為方便使用者的要求及電器之安全，一般電器需
要良好的溫度控制裝置，來控制電器的加熱溫度於某
一範圍，如電鍋在飯煮熟後，電源自動跳脫及電熨斗
B
A
B
A
溫度高低控制等。在家用電熱類電器中，溫度控制多
採雙金屬片來控制溫度的高低、恆溫控制及自動切斷
電源等功能。雙金屬片係由兩種不同膨脹係數的金屬
(a) 雙金屬片
(b) 受熱後雙金屬片彎曲
鍛接在一起而組成的。當雙金屬片受熱時，膨脹係數
圖 7-2.1
雙金屬片及其動作原理
大的金屬伸長較多，而膨脹係數小的金屬伸長較少，所以膨脹係數大的金屬會向膨脹係
數小的金屬彎曲。其情形如圖 7-2.1 所示，A 材料的膨脹係數較大，B 材料的膨脹係數
較小。
255
07 基本電學實習【Ch7】.indd 255
30/7/2019 上午 09:17:15
基本電學實習
3 絕緣材料
在電熱類電器中，電熱線為帶電體，因此須做有效的絕緣才不會漏電，其材料必須
具備下列之條件：
1. 在高溫時仍是電的絕緣體。
2. 必須能承受高溫而不變形。
3. 有良好的熱傳導係數。
4. 能承受溫度之突變。
5. 有良好的機械強度。
一般常用絕緣材料有雲母、瓷、火山石及耐火泥等。
4 絕熱材料
為提高電熱類電器的效率，一般常使用熱絕緣材料，如石綿、玻璃纖維等。一般理
想的熱絕緣材料除能阻止熱之傳導、對流和輻射外，還須是電的絕緣體及小的比熱。
三 自動電鍋
電鍋乃將電爐與飯鍋組成一體的烹飪器，再配以自動開關於飯煮熟時能自動切斷電
源，即成為市售的電鍋。電鍋因爐鍋一體，外殼能防止熱量散失；加熱體密接鍋底，所
以熱量能有效利用，效率甚高。其規格由三人份到二十人份不等，消耗功率由 300W 至
1200W 。
電鍋依加熱方式可分為直熱式及間熱式兩種。
1 直熱式電鍋
圖 7-2.2 所示為直熱式電鍋構造圖，由鍋蓋、自動開關、內鍋及電熱板等元件組成，
內鍋直接密貼於發熱板上，熱量由熱板傳至內鍋煮飯，因為直接傳熱，故熱效率高。
蓋
內蓋
鍋
外殼
陶鐵磁體開關
電熱板
自動開關
保護殼
電源入口
(a) 外形
(b) 結構圖
圖 7-2.2
直熱式電鍋
256
07 基本電學實習【Ch7】.indd 256
30/7/2019 上午 09:17:15
Chapter
7 常用家用電器之檢修
2 間熱式電鍋
圖 7-2.3 所示為間熱式電鍋構造圖，由鍋蓋、自動開關、外鍋、內鍋及發熱體等元
件組成，間熱式除內鍋需加適量的水，藉水的熱間接將米飯煮熟。
蓋
外殼
空氣層
外鍋
內鍋
蒸氣層
自動開關
電熱器
(a) 外形
(b) 結構圖
圖 7-2.3
間熱式電鍋
四 自動電鍋之構造
電鍋主要由發熱體，自動開關及飯鍋等構成。茲分述如下：
1 發熱體
扁帶狀電熱線
外側雲母片
內側雲母片
電鍋之發熱體一般分為間隔發熱體和包覆式發熱
體。
1. 間隔發熱體：此種發熱體乃將電熱線繞於雲母片
上，並使用雲母片覆在上面，然後再固定於鍋底，
如圖 7-2.4 所示，一般多使用於間熱式電鍋中。此
種發熱體，斷線時較易修理。
2. 包覆式發熱體：如圖 7-2.5 所示，是將螺旋狀電熱
圖 7-2.4
熱板
間隔發熱體
絕緣粉末
線裝於鐵管中，並在管內填入耐高熱的絕緣粉末
而成。包覆式發熱體是整個鑄進直熱式電鍋的熱
電熱線
板 中，保養容易、壽命長， 但萬一斷線時，必須
鐵管
將整個熱板換掉，價格較高。
圖 7-2.5
包覆式發熱體
2 自動開關
常用的自動開關有雙金屬片開關、電磁溫度開關及磁性體自動開關三種，前二者常
用於間熱式電鍋，後者則使用於直熱式電鍋。
257
07 基本電學實習【Ch7】.indd 257
30/7/2019 上午 09:17:16
基本電學實習
1. 雙金屬片開關：如圖 7-2.6(a) 所示，將操作桿置於煮飯（ ON ）之位置時，此時銀接
點閉合，發熱體通電而發熱。隨著鍋底溫度的上升，雙金屬片會逐漸向上彎曲，當
飯煮熟（即鍋內的水乾了）時，鍋底溫度會迅速上升至 150 ℃，此時因雙金屬片彎曲，
而加給環形彈簧片之力量使環形彈簧片猛然上彈起，將銀接點頂開而切斷電源，成
為圖 7-2.6(b) 所示之狀態。若雙金屬片開關的動作溫度不正確，則不是飯燒焦就是
煮不熟。動作溫度過低時，飯尚未煮熟接點即打開，此時須將調整螺絲 1 適度旋緊；
相反的，若動作溫度過高，飯會燒焦，此時須將調整螺絲 1 適度放鬆。注意，調整
螺絲調整前，應先把固定螺帽鬆開；調整螺絲調整後務必將固定螺帽旋緊，來固定
調整螺絲。
調整螺絲 1
銀接點
瓷器
環型彈簧片
ON
操作桿
OFF
固定螺帽
調整螺絲 2
支點
雙金屬片
外鍋的底部
(a) 銀接點閉合狀態
ON
(b) 銀接點打開狀態
OFF
圖 7-2.6
間熱式電鍋用自動開關（電鍋倒置）
2. 電磁溫度開關：利用電磁鐵之作用，將電源開關開啟，而電磁鐵之電源由溫度觸點
開關（利用雙金屬片做成）控制。所以達到飯煮熟的溫度時，能將電源切斷，如圖
7-2.7 所示。首先將電磁開關按下，則接點 S 1 接通（由
電磁鐵
彈簧掛鉤扣住），發熱體於是跨接電源，電鍋開始煮
S2
發熱體
飯。當電鍋底部之溫度達 150 ℃時，附著於其上之雙
溫控觸點開關
金屬片受熱彎曲，將 S 2 接點接通（即溫度觸點開關動
作），則電磁線圈接上電源產生電磁力而將 S 1 接點打
開（彈簧掛鉤鬆脫），而使電鍋切斷電源。電磁溫度
開關通常使用於間熱式電鍋。
S1
圖 7-2.7
電磁溫度開關
258
07 基本電學實習【Ch7】.indd 258
30/7/2019 上午 09:17:16
Chapter
7 常用家用電器之檢修
3. 磁性體自動開關：肥粒鐵（ ferrite ）在某溫度範圍內，是一種鐵磁性材料（即導磁係
數高），但溫度超過某一數值時，其導磁係數即下降為 1 ，失去磁性成為非磁性材
料。由鐵磁性開始轉變為非磁性之溫度稱為居里溫度，通常磁性體自動開關之居里
溫度為 120 ℃，而電鍋飯煮熟時鍋底之溫度為 150 ℃，由內鍋傳遞至肥粒鐵之溫度達
到 120 ℃時，電鍋即被切斷電源。
支點
操作按鈕
將操作開關按下，
銀接點閉合，開始
煮飯。
ON
(a) 銀接點閉合狀態
受熱面
肥粒體
內鍋底部
熱板
包覆式電熱線
動作彈簧
抵緊彈簧
永久磁鐵
支點
OFF
操作按鈕
瓷器
磷青銅片
銀接點
(b) 銀接點打開狀態
圖 7-2.8
當內鍋溫度上升，
肥粒鐵達到居里溫
度時，肥粒鐵變為
非磁性，永久磁鐵
不再吸住，被彈簧
彈開，此時銀接點
被打開切斷電源。
磁性體自動開關
3 飯鍋
間熱式電鍋的飯鍋包含了內鍋及外鍋，均為鋁材加工而成。目前廠商有製造不鏽鋼
材質的飯鍋供消費者選購；直熱式電鍋只有內鍋。
259
07 基本電學實習【Ch7】.indd 259
30/7/2019 上午 09:17:16
基本電學實習
4 電路
由電路來分類，電鍋可分為自動電鍋和保溫電鍋。自動電鍋只有自動煮飯的功能，
電路如圖 7-2.9 所示。保溫電鍋具備自動煮飯功能，尚可以將電鍋保持在 65 ～ 70 ℃之間，
以防止食物腐敗。因此我們常在煮飯發熱體外另加 30W ～ 40W 的小功率保溫發熱體，
如圖 7-2.10 所示。
指示燈
電源
煮飯發熱體
100k Ω
自動開關
圖 7-2.9
指示燈
自動開關
保溫發熱體
100k Ω
100k Ω
煮飯發熱體
保溫開關
電源
保溫指示燈
指示燈
電源
煮飯發熱體
保溫發熱體
100k Ω
自動電鍋電路圖
自動開關
(a) 標準型
(b) 豪華型
圖 7-2.10
保溫電鍋電路圖
五 烤箱
烤箱是一種很方便的烹飪器具，其用途很廣，如烤麵包、烤肉、烤魚及西點製作等，
依其用途有下列三大類：
1. 烤麵包機：專為烤麵包而設計，可以控制溫度，麵包烤畢自動斷電。
2. 一般烤箱：多用途烤箱，一般具有定時控制及溫度控制的功能。
3. 旋風烤箱：箱內溫度均勻，能烹調較大型且外形不規則的食物，如全雞烹烤。
烤箱外形如圖 7-2.11 所示，其結構較簡單，上下各一電熱石英管，串聯溫度保險絲、
定時器及溫度控制開關，即為一般烤箱，電路圖如圖 7-2.12 所示。
260
07 基本電學實習【Ch7】.indd 260
30/7/2019 上午 09:17:16
Chapter
7 常用家用電器之檢修
溫控開關
上電熱石英管
100k Ω
110 V/60 Hz
指示燈
溫控
保險絲 定時器
T
圖 7-2.11
圖 7-2.12
烤箱外形
下電熱石英管
一般烤箱電路圖
一般烤箱如果增加一個轉盤和一個風扇，使箱內溫度均勻無死角，即為旋風烤箱，
外形及電路圖如圖 7-2.13 所示。
溫控開關
(a) 外形
F
發熱體
指示燈
溫控
保險絲 定時器
T
風扇
100k Ω
110 V/60 Hz
(b) 電路圖
圖 7-2.13
旋風烤箱
六 電暖器
電暖器是利用電的熱效應產生熱量來取暖的電器，市場上最常見的有：反射式電暖
器、陶瓷電暖器、葉片式電暖器，分述如下：
1 反射式電暖器
110 V/60 Hz
其 構 造 簡 單， 如 圖
SW1
出，只適合小區域取暖
F
風扇
前，再利用風扇將熱送
電熱線
管發熱並裝設於反射盤
SW2
電熱線
傾倒開關
7-2.14 ， 利 用 電 熱 石 英
使用。因使用電熱石英
管會使室內光線產生變
化，且石英管會消耗氧
(a) 外形
(b) 電路圖
圖 7-2.14
反射式電暖器
261
07 基本電學實習【Ch7】.indd 261
30/7/2019 上午 09:17:17
基本電學實習
氣，故舒適度較差。傾倒開關為安全保護開關，置於電暖器的下方，防止電暖器傾倒而
產生火災。
反射式電暖器使用上，應保持反射盤的清潔，石英管不宜用手碰觸或沾上油汙，特
別注意電暖器周邊不能有易燃物，如衣服、棉被等。
2 陶瓷電暖器
如 圖 7-2.15 所 示， 陶 瓷 電 暖 器 是 利 用 PTC （ positive
temperature coefficient thermistors ）發熱體產生熱量，再使
用風扇將熱氣吹出來。陶瓷電暖器加熱速度快、耐潮濕且機
身的重量輕，使用彈性大，從客廳、臥室到浴室（防水型）
都被採用，吹出來的溫度在 75 ℃以下，沒有過熱燙傷的危
險，不耗氧，安全性高。
圖 7-2.15
3 葉片式電暖器
陶瓷電暖器
如圖 7-2.16 所示，此種電暖器利用電熱管產生熱量加熱於不易燃、傳熱性佳的熱油
上，再經熱油傳導至電暖器的散熱片，最後利用散熱片與室內空氣自然對流，使房間溫
度升高。此型電暖器不會消耗氧氣，不會使皮膚乾裂，舒適度高，外表無高溫且安全性
高。缺點：加熱速度慢，價格較高。如果將葉片式電暖器內搭陶瓷送風機，於加熱初期
使用陶瓷送風機加速加熱，就可以改善加熱慢的缺點，如圖 7-2.17 。
葉片式電暖器一般從 7 片式到 15 片式都有，其電熱管有兩組，如圖 7-2.16(b) 所示，
利用兩個開關可以有三段選擇，再串連一個恆溫開關，就可依使用者的需要調整溫度，
達到恆溫的控制。
恆溫開關
110 V/60 Hz
SW1
500 W
(a) 外形
SW2
1000 W
(b) 電路圖
圖 7-2.16
葉片式電暖器
圖 7-2.17
速熱型葉片式電暖器
262
07 基本電學實習【Ch7】.indd 262
30/7/2019 上午 09:17:18
Chapter
7 常用家用電器之檢修
七 吹風機
吹風機是常用在整理頭髮的小型電器，其內部有一電熱線及一小型直流風扇馬達，
再配合一個開關來控制就是一個實用的吹風機，外形和內部結構如圖 7-2.18 所示。
電熱線
風扇馬達
高溫
低溫
開關
關
(a) 外形
(b) 內部結構
圖 7-2.18
吹風機
如圖 7-2.19 所示，為吹風機電路圖，切換開關若置於 Hi 處，電源經切換開關至溫
度開關，再連接至電熱器及透過四個二極體提供直流電源給直流馬達，此時提供較高的
熱風。若切換開關在 Lo 的位置，電源須先經過一個二極體 D 1，將交流電源的負半波截
除，降低電熱器的發熱量及降低直流馬達的轉速，因此吹風機將提供較低溫的熱風。電
路中的溫度開關係防止吹風機異常高溫，透過中斷電源以保護吹風機及使用者的安全。
溫度開關
切換開關
Hi
TS
電熱器
DCM
OFF
D1
Lo
110 V
圖 7-2.19
吹風機電路圖
263
07 基本電學實習【Ch7】.indd 263
30/7/2019 上午 09:17:18
基本電學實習
技‧能‧活‧動
實習目的
技能活動
1. 熟悉電鍋、烤箱、電暖器及吹風機的構造與原理。
2. 熟悉電鍋、烤箱、電暖器及吹風機的檢修要領。
3. 熟悉電鍋、烤箱、電暖器及吹風機的安全使用注意事項。
工具與材料表
工具
品名
規格
數量
1
溫度計
300℃
1
2
計時碼表
備註
材料
品名
1
砂紙
規格
數量
備註
若干
1
實習步驟
工作項目一 電鍋檢修
1. 認識電鍋
(1) 檢視電鍋內外，閱讀銘板，判定電鍋的種類。
(2) 拆下電鍋底部，認識各元件。
(3) 檢視電路，繪製電路圖於圖 7-2.20 。
(4) 使 用 三 用 電 表 之 R 檔， 量 取 電 熱 線 之 電 阻 值
及絕緣電阻。
(5) 撥動自動開關，觀察其動作原理。
(6) 送上電源，量取各元件之端電壓及電流，並記
錄於表 7-2.1 。
圖 7-2.20
電鍋電路圖
表 7-2.1
測量項目
煮飯電熱線 保溫電熱線
電阻（未送電）
Ω
Ω
絕緣電阻
Ω
Ω
端電壓（V ）
V
V
電流（I ）
A
A
(1) 將電鍋覆置，鍋底朝上。
電功率（P ）
W
W
(2) 在鍋底放置一支溫度計。
工作電阻（R ）
Ω
Ω
(7) 計算電功率及工作電阻，並記錄於表 7-2.1 。
(8) 分析結果是否與接線電路一致。
2. 特性測試（間熱式）
264
07 基本電學實習【Ch7】.indd 264
30/7/2019 上午 09:17:18
Chapter
7 常用家用電器之檢修
(3) 送上電源，並記下開始通電時間。
(4) 觀察自動開關變化，待跳脫時記下溫度及時間。
(5) 無載時，從電源送上至自動開關跳脫的時間約 6 ～ 7 分鐘。
技能活動
(6) 將調整螺絲用細的奇異筆做上記號。
(7) 將固定螺絲鬆開，順時針旋轉調整螺絲 180 ° ，並旋緊固定螺絲，觀察無載時自動開
關的跳脫時間 t ＝
。（測試時間間隔太短，外鍋可用冷水冷卻後再測試）
(8) 將固定螺絲鬆開，逆時針旋轉調整螺絲 360 ° （即標準位置逆時針轉 180 ° ），並旋緊
固定螺絲，觀察無載時自動開關的跳脫時間 t ＝
。
(9) 將調整螺絲還原，並旋緊固定螺絲，把鍋底蓋鎖上。
3. 故障排除
(1) 檢測插頭是否短路？如果短路應先排除之。
(2) 送上電源找出故障徵候。
(3) 分析故障原因，依表 7-2.2 排除故障。
表 7-2.2
故障徵候
故障原因
電源線或內部配線斷落
1 完全不熱 電熱絲斷線
處理方法
查出斷落處並接好或換新
連接或更新
開關接觸不良
用細砂紙擦拭銀接點或調整磷青銅片之彈力
自動開關動作點過低
直熱式須將磁性體換新，間熱式調整開關使用
在無載時之正常跳脫約為 6 ～ 7 分
電壓過高
未煮熟，
2 開關即先 電鍋傾斜
跳開
直熱式內鍋變形
調整電壓為額定電壓值 ±5% 以內
調整水平放置
換內鍋
直熱式內鍋水不足或間熱式外鍋水不足 依使用說明書增加水量
各連接頭鬆動
清潔接頭後再鎖緊
自動開關動作點過高
直熱式將磁性體開關換新，間熱式則調整自動
開關
煮熟後開
3 關仍不跳 電壓過低
開
開關臂故障
直熱式開關附近有雜物
動作有時 主線路之接點接觸鬆動
4 過慢有時
電源電壓過低或短時停電
正常
通知電力公司改善
檢修調整或換新
清除
檢查將接點清除後再鎖緊
檢查電源
265
07 基本電學實習【Ch7】.indd 265
30/7/2019 上午 09:17:19
基本電學實習
表 7-2.2 （續）
故障徵候
5 漏電
故障原因
處理方法
技能活動
鍋內進水
拆開並擦拭烘乾
線路部分與外殼相碰，開關絕緣不佳
將線路分離檢查，並加強絕緣調整改善絕緣
煮飯指示燈不亮，但電鍋會熱
檢查煮飯指示燈或二端接點
指示燈不 煮飯指示燈亮，但電鍋不熱
6 正常
保溫燈不亮但可保溫
保溫燈亮但不保溫
檢查電熱線及自動開關，並做調整或換新
檢查保溫指示燈或二端接點
檢查保溫電熱線
4. 安全注意事項
(1) 電鍋不能用水沖洗，只要濕布擦拭即可，否則有漏電危險。
(2) 內鍋應與發熱體緊密接觸，鍋底不能有雜物。
(3) 使用電鍋時，應水平放置，否則自動開關會提前跳脫。
(4) 使用電鍋應使用專用插座，不可使用延長線。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 3. 4. ？
（ 20% ）
總評：
工作項目二 烤箱檢修
1. 測試：
(1) 拔下插頭，拆開底板。
(2) 繪製電路圖。
(3) 找出上下電熱石英管並量測其電阻值。
(4) 找出溫度保險絲。
(5) 找出溫度控制器並了解其功能。
(6) 找出定時器並了解其功能。
(7) 找出指示燈並了解其功能。
266
07 基本電學實習【Ch7】.indd 266
30/7/2019 上午 09:17:19
Chapter
7 常用家用電器之檢修
2. 故障排除：
(1) 檢查電源插頭是否短路？如有短路現象應先排除。
(2) 送上電源，找出故障徵候，分析故
故障徵候
排除。
3. 安全注意事項：
(1) 機體必須接地且加裝漏電斷路器。
1 無法加熱
(2) 遠離易燃物，與機體周圍必須有適
當的距離。
(3) 食物放置於鐵線網烘烤時，下面必
須放置烤盤，以免肉屑或油汁弄髒
烤箱。
2 漏電
3 熱度不正常
(4) 烤箱剛使用完畢，溫度很高，宜使
用夾子夾取食物以免燙傷。
(5) 耗電量高，不宜使用延長線。
故障原因
處理方法
電源線不良
更新或將斷處接妥
溫度保險絲燒斷
更新
定時器損壞
更新
技能活動
障原因，再依表 7-2.3 將故障予以
表 7-2.3
溫度控制開關不良 更新
內部接線斷線
接妥
電熱石英管斷線
更新
開關接點觸及外殼 調整
配線絕緣不良
改善配線絕緣
溫度控制器不良
更新
時間設定太短
選擇適當時間
工作正常， 指示燈接線脫落
4 指示燈不亮
降壓電阻斷路
查出並接妥
更新
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
總評：
工作項目三 電暖器檢修（反射式）
1. 測試：
(1) 拔下插頭，將底蓋及側蓋板拆開。
(2) 繪製電路圖。
(3) 找出電熱石英管，並量測其電阻值。
(4) 找出電源開關並了解其功能。
(5) 找出傾倒開關並了解其功能。
2. 故障排除：
(1) 檢查電源插頭是否短路？如有短路現象應先排除。
267
07 基本電學實習【Ch7】.indd 267
30/7/2019 上午 09:17:19
基本電學實習
(2) 送上電源，找出故障徵候，分析故障原因，再依表 7-2.4 將故障予以排除。
表 7-2.4
故障徵候
故障原因
技能活動
送上電源，電源指 電源線不良
1 示燈不亮
傾倒開關不良
2 漏電
3 電熱石英管不熱
處理方法
更新或將斷處接妥
更新
開關接點觸及外殼
調整
配線絕緣不良
改善配線絕緣
電熱石英管不良
更新
開關不良
更新
3. 安全注意事項：
(1) 電暖器周圍不可放置易燃物。
(2) 使用時，室內可以放置一杯水，以免空氣太乾燥。
(3) 不用時，應將插頭拔掉。
(4) 耗電量高，不宜使用延長線。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
總評：
工作項目四 吹風機檢修
1. 測試：
(1) 拆開吹風機外殼，認識各元件。
(2) 繪製電路圖，並了解各元件功能。
(3) 檢查各元件功能是否正常。
2. 故障排除：
(1) 檢查電源插頭是否短路？如有短路現象應先排除。
(2) 送上電源，找出故障徵候。
(3) 依表 7-2.5 將故障排除。
268
07 基本電學實習【Ch7】.indd 268
30/7/2019 上午 09:17:19
Chapter
7 常用家用電器之檢修
表 7-2.5
故障徵候
2 會發熱，風扇不轉
3 不發熱，但風扇會正常運轉
4 高溫正常，低溫不動作
5 風扇有雜音
處理方法
插座不良
修理或更換
電源線或引線斷線
利用三用電表檢查斷線處並予以連接
切換開關不良
更換新品
溫度開關
更換新品
風扇馬達故障
更換新品
橋式整流器故障
更換新品
電熱線斷線
將斷線之處予以連接或更換新品
切換開關故障
更換新品
引線斷線
予以銲牢
變速二極體斷路
更換新品
葉片碰觸外殼
調整葉片與外殼之間隙
技能活動
1 電熱絲不發熱，風扇亦不運轉
故障原因
3. 安全注意事項：
(1) 吹風機吸風口不可堵塞，應隨時保持通風順暢。
(2) 吹風機使用時不可接近易燃物品。
(3) 吹風機應保持乾燥，以免漏電。
(4) 吹風機離手，必定要關閉電源。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 40% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 40% ）
3. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 試述電鍋的種類及其特色。
2. 試述電暖器的種類及其優缺點。
3. 試述烤箱的種類及其功能。
4. 試列出吹風機不熱且風扇不轉的原因與對策。
269
07 基本電學實習【Ch7】.indd 269
30/7/2019 上午 09:17:19
基本電學實習
實習三 旋轉類器具之認識及檢修
相關知識學習
只要使用電動機作為主要驅動的電器，就稱它為旋轉類電器。生活中常用的如電風
扇、吸塵器、果汁機、洗衣機等，本單元以電風扇及吸塵器為例來介紹。
一 電動機之種類與轉速
電動機（俗稱馬達）依電源分類可分為直流電動機（ DC motor ）、交流電動機（ AC
motor ）和無刷直流電動機（ brushless direct motor ，簡稱 BLDC motor ）。茲概述如下：
1 直流電動機
中大型直流電動機一般將磁場置於定子，電樞（ armature ）置於轉子，透過換向片
及電刷將直流電源供給電樞產生轉矩，換向片及電刷須定期維修為其缺點。
２ 交流電動機
中大型交流電動機多屬三相感應電動機，家用電器常使用單相感應電動機，交流串
激電動機則常用於吸塵器及果汁機。
３ 無刷直流電動機
直 流 電 動 機 有 換 向 器 及 電 刷 的 結 構， 須 定
期 維 護；若使用永久磁鐵當磁場置於轉子，將
交流電源
50/60 Hz
驅動裝置
無刷直流
電動機
電 樞 置於定子，可以不必使用換向片及電刷，
即 為 無刷直流電動機。構造簡單體積小、運行
外部控制
可 靠、易於維護為其優點。但其電源需經過驅
動裝置如圖 7-3.1 所示，將交流正弦波電源整流
圖 7-3.1
無刷直流電動機驅動裝置
成直流，再將變頻器把直流轉換成可控頻率的脈波電源供應給電動機，驅動裝置可以輸
出轉速回授，依控制需求提供外部控制使用，調整電動機的轉速達到工作需求，就可使
家電節能省電的功能精進，如 DC 變頻電扇、 DC 變頻冷氣、 DC 變頻冰箱、 DC 變頻洗
衣機等。
４ 電動機的轉速
電動機的轉速一般以每分鐘轉速（ revolutions per minute ，簡稱 rpm ）來表示，交
流電動機之轉速與頻率 f 成正比，與極數成反比。
270
07 基本電學實習【Ch7】.indd 270
30/7/2019 上午 09:17:19
Chapter
轉速（ rpm ）＝
7 常用家用電器之檢修
120 f
（P ：極數）
P
電源頻率固定，電動機的極數愈多，轉速愈慢。電動機製造時極數已固定，使用者
欲改變電動機的轉速，只能改變電源頻率，因此家用電器常使用變頻裝置使交流電動機
轉速可以依電器的需求來改變轉速。
二 單相感應電動機
單相感應電動機自己沒有起動能力，若利用電容、電阻和電感的組合如圖 7-3.2 所
示，使外加單相電壓通入運轉線圈及起動線圈之電流，彼此有 90 ° 的相位差即可產生旋
轉磁場，使電動機轉動，此方法即為剖相。
單相感應電動機常用起動方式有下列四種：
1 電容起動式電動機
如圖 7-3.2 所示，運轉線圈
較 細 匝 數 較 多， 兩 者 空 間 位 置
電源
運轉線圈
Im
Is
離心開關
導線較粗匝數少，起動線圈導線
相差 90 ° ，起動線圈串聯適當電
起動線圈 Is
I
轉子
I
容器及離心開關，兩繞組並連接
C
Im
上單相電源。當電動機靜止時，
離心開關處於閉合狀態，若供給
V
圖 7-3.2
電容起動式電動機
單相電源，則流入兩線圈之電流
可互成 90 ° （即 I S 超前 I m 90 ° ），當電動機轉速達同步轉速 75% 時，離心開關切斷起動
線圈的電源，此時只使用運轉線圈使電動機繼續運轉。由於使用大電容值的電容器，起
動轉矩比較大。
2 永久電容式電動機
起動線圈
永久電容式電動機如圖 7-3.3 所示，使用一個電容器
時如同兩相電動機一樣，因有電容器在電路中，功率因數
電源
運轉線圈
與起動線圈串聯，起動線圈於起動後繼續連接電路，運轉
轉子
C
會獲得改善；轉矩脈動成分小，所以運轉雜音小，振動也
較小，但因電容值小，故起動轉矩較小。
圖 7-3.3
永久電容式電動機
271
07 基本電學實習【Ch7】.indd 271
30/7/2019 上午 09:17:19
基本電學實習
3 電容起動電容運轉式電動機
起動線圈
運轉線圈
電容起動電容運轉式電動機如圖 7-3.4 所示，為
獲得較高的起動轉矩及良好的運轉特性，使用兩只
電容器，一只大容量電容器當起動電容器 C S ，於起
電源
轉子
Cm
Cs
動後離心開關切離電路；另一較小容量電容器 C m 則
永久串聯起動線圈。
圖 7-3.4
4 電阻分相式電動機
電容起動電容運轉
式電動機
電阻分相式電動機如圖 7-3.5 所示，不使用電容
起動線圈
器來剖相，它利用起動線圈電感量小，線徑較細電阻
超前 I m ，雖然超前不足 90 ° ，亦可產生旋轉磁場使電
電源
運轉線圈
值高；運轉線圈電感量大，線徑粗電阻值小，使得 I S
轉子
動 機 旋 轉， 但 其 起 動 轉 矩 較 小， 只 適 合 用 於 起 動 轉
矩小的場所。
圖 7-3.5
電阻分相式電動機
三 電風扇的種類
電風扇產生風的方式可分為葉片風扇（傳統電扇）和無葉風扇兩種。
1 葉片電風扇
它是利用電動機帶動扇葉旋轉產生風，依外型可分為桌扇、立扇、吊扇及壁扇等，
其尺寸以葉片直徑來表示。桌扇多為 8 ～ 14 吋，立扇多為 12 ～ 18 吋，壁扇多為 12 ～
16 吋，吊扇則 36 ～ 65 吋。
2 無葉電風扇
又稱為氣流倍增器，如圖 7-3.6 所示，它表面沒有扇葉，只
有一個圓形或橢圓形的洞，利用白努利定律（ Bainuuli's law ），
卻能吹出強而有力的風；而且跟葉片電風扇的風相比，它的氣
流穩定且不會一陣一陣的，方便清潔。更重要的是沒有葉片，
安全性高，其缺點為噪音高價格貴，目前尚無法被市場普遍接
受。
無葉電風扇運作時，如圖 7-3.7 基座內的電動機帶動葉片，
將空氣吸入，經過濾網濾掉粉塵，再把這些乾淨的空氣向上推
升到圓環內的中空管道；這個管道在較厚的那一邊，有一圈很
圖 7-3.6
無葉電風扇
272
07 基本電學實習【Ch7】.indd 272
30/7/2019 上午 09:17:20
Chapter
7 常用家用電器之檢修
窄的縫，空氣從縫中噴出。由於白努利定律，這些氣流會在圓環中間產生較低的氣壓，
使得圓環後方、上下周圍的空氣一起流入，朝著圓環前方吹；基座吸入一分空氣，就可
以吹出 15 ～ 18 倍的風量，產生的風更加柔順，所以無葉風扇又稱為氣流倍增器，其外
表看不到葉片因而俗稱無葉電風扇。
圖 7-3.7
無葉電風扇構造與原理
四 電風扇的調速方法
電風扇為了適應氣溫的不同和個人喜好，一般都有調速的方法，茲分述如下：
1 降壓調速法
3
2 1
0
電源
C
起動線圈
4
聯，如圖 7-3.8 所示。因串聯抗流線圈使電動
運轉線圈
使用一個抗流線圈當調速器，與電動機串
機電壓降低，鼠籠式轉子在磁場中所感應的電
電動機
抗流線圈
流減小，轉矩降低，所以轉速下降，達到調速
目的。
圖 7-3.8
電風扇降壓調速法
273
07 基本電學實習【Ch7】.indd 273
30/7/2019 上午 09:17:21
基本電學實習
電動機
２ 線圈調速法
電動機內除運轉線圈與起動線
C
L
調速線圈
圈與運轉線圈串聯，如圖 7-3.9 所示，
電源
切換開關即可控制運轉線圈之電壓大
運轉線圈
起動
線圈
圈外，多繞一組調速線圈，將調速線
M
小，達成調速目的。
H
切
圖 7-3.9
３ 無段調速法
電風扇線圈調速法
運轉線圈
它是利用交流相位控制器與電
開關
起動
線圈
動 機 串 聯， 直 接 控 制 電 動 機 的 輸 入
68k Ω
C
功 率， 以 達 到 調 速 目 的， 電 路 如 圖
100 Ω
100k Ω
電源
7-3.10 所示。
C1
0.1 µF
圖 7-3.10
12k Ω
C2
0.1 µF
TRIAC2
TRIAC1
無段變速電風扇電路
４ 變頻調速法
近年來直流無刷電動機廣被採用，直流變頻電
風扇和無葉電風扇也都採用。如圖 7-3.11 所示，根
轉子
霍爾IC
據電動機內部的霍爾 IC （磁氣檢知器）檢知到的信
號，將驅動迴路的電晶體切換 ON/OFF ，產生直流
定子
電動機
脈波；調速器提供速度指令信號給速度控制單元，
比較速度回授信號，再給變頻單元，產生適當頻率
電源給電動機。
驅動器
電源
調速器
整流器單元
交流→轉換成直流
速度指令信號
圖 7-3.11
變頻單元
直流→轉換成交流
速度控制單元
電壓
內藏霍爾IC
無刷馬達
速度回授信號
變頻調速法電風扇
274
07 基本電學實習【Ch7】.indd 274
30/7/2019 上午 09:17:21
Chapter
7 常用家用電器之檢修
五 吸塵器
如圖 7-3.12 所示之吸塵器，構造非常簡單，是使用一只二極串激電動機，以每分鐘
16000 ～ 20000 轉的高速帶動渦輪扇葉，製造部分真空，產生吸力並將灰塵吸入集塵袋
的裝置。排出的空氣通過電動機，將電動機冷卻後由排氣口排出。吸塵器是常用家電之
一，它能是吸塵及紙屑、頭髮、微塵等乾燥的細小物件。智慧吸塵器又稱為掃地機器人，
不用人手操控，可自行在室內地板上自由走動，自動化吸塵，遇阻礙物如牆壁、家具、
樓梯會自動避開，工作完成或電池將耗盡時會自動返回充電座充電。
操作開關
操作把手
伸縮壓扣
連接壓扣
伸縮持棒
軟管
隙縫扁刷
積塵指示燈
吸塵頭
上蓋
後提環
電源線收線壓扣
前提環
電源插頭
吸塵口
接吸塵器
集塵袋
(a) 外形
積塵指示器
排氣口
進氣口
集塵袋
護網
渦輪扇葉
(b) 結構
圖 7-3.12
吸塵器
275
07 基本電學實習【Ch7】.indd 275
30/7/2019 上午 09:17:21
基本電學實習
吸塵器依其電源控制方式可分為直接控制式、間接控制式及無線式等三種，茲分述
如下。
1 直接控制式
傳 統 式 吸 塵 器 將 使 用 開 關 設 在 機 體， 並
串聯在電路上，可以直接控制電路的電源之啟
閉， 如 圖 7-3.13 所 示。 電 路 簡 單， 缺 點 是 使
用者必須靠近吸塵器才能控制電源的啟閉。
圖 7-3.13
直接控制式吸塵器
圖 7-3.14
間接控制式吸塵器
2 間接控制式
使用者操作吸塵器時，手握伸縮持棒上，
將電源開關設在伸縮持棒上面，以便電源啟閉
的操作。如果使用粗導線，則軟管將失去靈活
性；若使用細導線，則載流量不足，因此使用
間接控制方式，如圖 7-3.14 ，主電路採用粗導
線以承載電動機的大電流，附於軟管上的控制
線使用細導線，透過繼電器來控制電動機，以
保持操作的靈活性。
3 無線式
充電鋰電池的改良，已改變現代人的生活
方式，從手電筒、手機、電動自行車、電動機
車到電動汽車皆廣泛使用。如圖 7-3.15 所示，
吸塵器也可運用充電電池，讓吸塵器更輕便，
電動機則使用直流無刷電動機。
圖 7-3.15
無線式吸塵器
276
07 基本電學實習【Ch7】.indd 276
30/7/2019 上午 09:17:22
Chapter
7 常用家用電器之檢修
技‧能‧活‧動
設備與工具表
1. 熟悉電風扇的結構與原理。
工具
品名
規格
數量
2. 熟練電風扇之檢修方法。
1
電風扇
立扇，100W
1
3. 熟悉吸塵器的結構與原理。
2
吸塵器
600W
1
技能活動
實習目的
備註
4. 熟練吸塵器之檢修方法。
實習步驟
工作項目一 電風扇檢修
1. 測試：
(1) 將電風扇插頭從插座拔起。
(2) 拆護網。
(3) 拆扇葉，注意！螺絲為左螺紋。
(4) 拆電動機外殼，了解搖擺傳動裝置。
(5) 拆開電風扇底座，繪製電路於圖 7-3.16 。
圖 7-3-16
(6) 判定電風扇使用電動機類型？
(7) 判定電動機的起動方式？
電風扇電路
。
。
(8) 將電風扇組合，回復原狀。
(9) 送上電源，測試功能是否正常？
。
277
07 基本電學實習【Ch7】.indd 277
30/7/2019 上午 09:17:23
基本電學實習
2. 故障檢修：
表 7-3.1
故障情形
故障原因
技能活動
▲插座上保險絲燒斷
▲插頭或插座不良
完全不動也沒
▲電源線斷線
1 聲音
▲調速開關不良
處理方法
檢查保險絲燒斷的原因，排除後再更新保險絲
修理或更換
查出斷線處並接妥或更新電源線
檢修或更新
▲線圈引線接線端脫落
查出脫落點並銲妥
▲電容器燒毀
（用手撥一下即能運轉）更新電容器
扇葉不轉動， ▲起動線圈斷線
2 但有「哼哼」
▲扇葉卡住
的聲音
▲軸承過緊
（用手撥一下即能運轉）將斷線接妥
3 時轉時停
▲接點將斷未斷
查出斷點，銲妥
▲軸承潤滑不良
加潤滑油
▲護網破損
更新
▲扇葉固定不良導致搖晃不定
把固定螺絲鎖緊
▲扇葉變形
更新
▲搖擺齒輪或螺旋齒輪損壞
更新
4 噪音異常
排除
加潤滑油。若碰撞所致，則須矯正軸承
5 不能左右擺動 ▲定矩臂與搖擺齒輪鎖間太緊
6 漏電
放鬆固定螺絲
▲搖擺齒輪與支柱軸承間鎖太緊
放鬆固定螺絲
▲電源線連接處之絕緣破損
用絕緣膠帶包紮或更新
▲調速開關破損
用絕緣膠帶包紮或更新
3. 安全注意事項：
(1) 檢修後若發現電風扇反轉，只要將起動線圈或運轉線圈反接即可（選擇比較方便的線
圈為之）。
(2) 運轉線圈線徑最粗，調速線圈次之，起動線圈最細。
(3) 電容器損壞更新，應照原來的電容量，否則會因電容量不適而產生震動，噪音異常。
工作評量
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 60% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 20% ）
3. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
總評：
278
07 基本電學實習【Ch7】.indd 278
30/7/2019 上午 09:17:23
Chapter
7 常用家用電器之檢修
工作項目二 吸塵器檢修
1. 測試：
(1) 將吸塵器插頭從插座拔起。
技能活動
(2) 認識吸塵器各部位名稱。
(3) 取出集塵袋，再將集塵袋裝妥。
(4) 裝配軟管、伸縮持棒和吸塵頭。
(5) 將電源線完全拉出，插頭插妥，按下電源開關，觀察是否功能正常。
(6) 關閉電源，將插頭拔掉，將電源線收妥，分解軟管、伸縮持棒和吸塵頭，並裝箱。
2. 故障檢修：
表 7-3.2
故障情形
故障原因
處理方法
▲插座上保險絲燒斷
檢查保險絲燒斷的原因，排除後再更新保險絲
▲插頭或插座不良
修理或更換
▲雜音消除電路之電容器短路（此種
更新電容器，注意耐壓不得低於原值
1 電動機不轉 故障會使插座上保險絲燒斷）
2 吸力不足
▲軟管接頭鬆脫（間接控制式）
接妥
▲控制開關的接點接觸不良
以細砂紙將接點修復或調整銅片之彈力使接觸
良好
▲集塵袋已滿（積塵指示燈會亮）
清除或更新
▲軟管接頭接觸不良
接妥
▲軟管破損
包紮或更新
▲吸氣調套未關閉
關閉或關小
▲碳刷磨損太大
更新碳刷
3. 安全注意事項：
(1) 集塵袋如果積塵太多，雖然積塵指示燈未亮，仍然會減低吸塵能力，應勤於清理。
(2) 較大型的汙物，如水泥塊、鐵釘等應先清除，否則易堵塞或損壞吸塵頭、軟管等。
(3) 一般吸塵器不能吸含濕氣的塵埃或水，否則會妨礙集塵袋的空氣流通，甚至損壞電動
機，乾濕兩用吸塵器除外。
(4) 使用吸塵器，不可靠近揮發性物質，以免造成火災。
(5) 多數吸塵器係使用有碳刷的串激電動機，碳刷磨損，電動機效率減低，吸力會減低，
應更新電刷。碳刷約可使用 1000 小時。
279
07 基本電學實習【Ch7】.indd 279
30/7/2019 上午 09:17:23
基本電學實習
(6) 已知集塵袋沒滿，積塵指示燈卻亮起，可能管路被破布或紙屑堵塞所致，應立即切斷
電源，清除後再使用，否則電動機會過熱燒毀。
工作評量
技能活動
1. 正確完成步驟 1. ？
（ 50% ）
2. 正確完成步驟 2. ？
（ 30% ）
3. 正確完成步驟 3. ？
（ 20% ）
總評：
問題討論
1. 若電風扇反轉該如何導正？
2. 為何改變電源頻率，就可以改變交流電動機的轉速？
3. 集塵袋沒滿，積塵指示燈卻亮起，為什麼？若繼續使用會有什麼現象？
4. 一般吸塵器吸入水會造成什麼現象？
280
07 基本電學實習【Ch7】.indd 280
30/7/2019 上午 09:17:23
學習目標回顧 7
重點掃描
實習一 照明燈具之認識、安裝及檢修
1. 日光燈：
(1) 主要元件有安定器、起動器及燈管。
(2) 安定器具有幫助起動及限制電流的功能。
(3) 起動器和安定器皆必須配合燈管做適當的選配。
2. 水銀燈：
(1) 輔助電極只在起動期間才有作用。
(2) 水銀燈效率高、壽命長，適合挑高工廠、體育館、公園及道路等照明。
3. 緊急照明燈之蓄電池必須定期更換。
實習二 電熱器具之認識及檢修
4. 焦耳定律：
W ＝ I 2Rt （焦耳）
H ＝ 0.24I 2Rt （卡）
I ：安培 R ：歐姆 t ：秒
5. 間熱式電鍋使用雙金屬片來控制煮飯的時間；直熱式電鍋使用肥粒鐵來控制煮飯的時
間。
6. 烤箱利用電熱石英管來加熱食物。
7. 葉片式恆溫電暖器不耗氧，較舒適安全。
8. 吹風機是使用鎳鉻電熱線和一小直流馬達帶動一個風扇結合而成，利用一個二極體來
控制電壓的有效值，以達到控制轉速及電熱線的溫度。
實習三 旋轉類器具之認識及檢修
9. 單相感應電動機常用起動方式有：
(1) 電容起動式。
281
07 基本電學實習【Ch7】.indd 281
30/7/2019 上午 09:17:23
7 學習目標回顧
(2) 永久電容式。
(3) 電容起動電容運轉式。
(4) 電阻分相式。
10. 電風扇產生風的方式可分為葉片風扇（傳統電扇）和無葉風扇兩種。
11. 無葉電風扇是利用白努利定律設計而成。
12. 吸塵器依其電源控制方式可分為直接控制式、間接控制式及無線式等三種。
282
07 基本電學實習【Ch7】.indd 282
30/7/2019 上午 09:17:23
課後習題 7
實習一 照明燈具之認識、安裝及檢修
1. 以三用電表量度白熾燈絲的電阻值：
(B) 只能判斷是否斷線
(A) 可正確判斷其點燈時的電阻值
(C) 無法判斷是否斷線
(D) 可以判定燈絲的壽命。
2. 40W 110V 日光燈，在點燈瞬間起動器兩極之電壓為：
(A)330V
(B)220V
(D)55V 。
(C)110V
3. 日光燈安定器的功能為：
(A) 防止雜音
(B) 穩定電流
(C) 穩定電壓
(D) 改善功率因數。
4. 有一 110V 、 20W 之日光燈，在點亮後，用三用電表 AC 檔測起動器兩端之電
壓為多少伏特？
(A)0
(B)55
(C)110
(D)220 。
5. 下列何種光源發光效率最高？
(A)LED 燈泡
(B) 白熾燈泡
(C) 螺旋省電燈泡
6. 安定器內並聯電容器，其目的是：
(C) 提高功率因數
(D)T5 日光燈管。
(A) 改善點燈效果
(B) 消除收音機雜音
(D) 消除日光燈本身的雜音。
7. 日光燈管不亮，燈管兩端發紅表示：
(A) 起動器不良
(B) 燈管不良
(C) 安定器不良
(D) 電壓太高。
8. 日光燈管內為使較易放電，通常會封入：
(A) 汞蒸氣
(B) 氖氣
(C) 氬氣
(D) 氮氣。
9. 若把 1P 的起動器拿到 40W 日光燈使用，則：
(B) 照常點燈
(C) 不能點燈
(D) 中間亮，兩端發黑。
10. 若把 4P 的起動器拿到 20W 日光燈使用，則：
(C) 兩端發亮，中間不亮
(A) 兩端發亮，中間不亮
(A) 照常點燈
(B) 不能點燈
(D) 中間亮，兩端發黑。
11. 將 40W 日光燈管直接接在 220V 電源上使用時：
(A) 可正常使用但比較耗電
12. 水銀燈之點燈方式係以：
(C) 感應方式
(B) 馬上燒毀
(A) 起動器預熱方式
(C) 高漏磁抗流圈型
14. 水銀燈屬：
(D) 會產生閃爍。
(B) 輔助電極預熱方式
(D) 瞬間起動方式。
13. 110V 水銀燈之安定器是屬於：
壓器型
(C) 不能點亮
(A) 輝光放電
(A) 高漏磁自耦變壓器型
(B) 低漏磁自耦變
(D) 低漏磁抗流圈型。
(B) 湯山放電
(C) 自續放電
(D) 弧光放電。
283
07 基本電學實習【Ch7】.indd 283
30/7/2019 上午 09:17:23
7 課後習題
15. 緊急照明燈內之電池，下列敘述何者為真？
(C) 停電後要充電一次
(A) 需定期更換
(D) 沒有停電不用更換。
16. 傳統式與電子式安定器的差異性敘述，下列何者不正確？
為低頻（ 60Hz ）瞬間起動
30% 以上
(B) 永久有效
(A) 電子式安定器
(B) 使用電子式安定器之日光燈較傳統式可省電約
(C) 電子式安定器功率因數最高可達 98%
(D) 電子式安定器耗能
低，發熱量少，可減少熱量的負擔及耗電。
實習二 電熱器具之認識及檢修
17. 電熱類電器通電後之電阻將比原來的電阻（常溫狀態下）：
(A) 增加
(B) 減少
(C) 不變
(D) 不一定。
18. 家用電熱類的發熱源裡最常使用：
(A) 電阻發熱
(B) 感應發熱
(C) 電弧發熱
(D) 誘電發熱。
19. 雙金屬片係由兩種不同膨脹係數之金屬組合而成，當受熱時會產生什麼現象？
(A) 向低膨脹係數方向彎曲
(B) 向高膨脹係數方向彎曲
(C) 視溫度而定
(D) 不一定。
20. 保溫電鍋一般設計是保持電鍋之溫度在什麼範圍？
(A)30 ℃～ 40 ℃
(B)45 ℃～ 55 ℃
21. 電熱線主要材料為：
(A) 銅線
(C)65 ℃～ 70 ℃
(B) 鎳鉻線
(D)80 ℃～ 85 ℃。
(C) 鎢鋼線
(D) 碳鋼線。
22. 自動電鍋是調整雙金屬片之跳離溫度約：
(A)100 ℃
(B)120 ℃
(C)150 ℃
(D)180 ℃。
23. 自動電鍋所採用之自動開關是和發熱體線路：
(A) 串聯
(B) 並聯
(C) 先串聯再並聯
(D) 不一定。
24. 已知氖燈之耐壓為 55V ，其內阻為 120kΩ ，則欲在 110V 之電源上使用，需串
聯多大的降壓電阻？
(A)240 kΩ
(B)120 kΩ
(C)100kΩ
(D)60 kΩ 。
25. 自動電鍋的指示燈線路和電熱絲主線路：
(A) 串聯
(B) 並聯
(C) 先串聯再並聯
(D) 先並聯再串聯。
26. 磁性體自動溫度控制開關，當溫度升高至居里溫度時，其導磁係數變化之情形
為：
順磁性
(A) 由鐵磁性變為陶磁性
(B) 由鐵磁性變成非磁性
(C) 由非磁性變成
(D) 由非磁性變成鐵磁性。
284
07 基本電學實習【Ch7】.indd 284
30/7/2019 上午 09:17:23
課後習題 7
27. 直熱式電鍋自動開關之磁性體（肥粒鐵）的居里溫度為：
(A)120 ℃
(B)150 ℃
(C)180 ℃
(D)210 ℃。
28. 自動電鍋一般使用雙金屬片開關的電鍋是：
(A) 直熱式
(B) 間熱式
(C) 綜合式
(D) 不一定。
29. 電熱類電器當供應電壓高於額定值 5% 時，其輸出功率將：
(A) 增加 10%
(B) 減少 10%
(C) 增加 5%
(D) 減少 5% 。
30. 吹風機切換開關置於 Hi 時，風扇以慢速運轉，而切換開關置於 Lo 時，風扇不
轉，可能故障原因為何？
(B) 變速二極體燒毀
(A) 溫度開關故障
整流器其中一個二極體斷路
(C) 橋式
(D) 直流馬達故障。
31. 吹風機因使用時間過長而自動停止，經過一段時間後又可以再使用，其主要原
因為何？
(A) 電熱絲燒毀
(B) 溫度開關動作
(C) 二極體不良
(D) 馬達故障。
實習三 旋轉類器具之認識及檢修
32. 下列何者不可能使用於家用電器的電動機？
感應電動機
(C) 無刷直流電動機
(A) 單相感應電動機
(B) 三相
(D) 串激式電動機。
33. 電風扇通電後不會轉動，只聞「哼哼」聲，以手撥動扇葉，則能運轉，最可能
原因？
(A) 電壓太低
(B) 電壓太高
(C) 起動電容器燒毀或斷線
(D) 運轉
線圈燒毀。
34. 交流鼠籠式感應電動機，下列何者正確？
與極數成正比
(C) 轉速與轉矩成正比
(A) 轉速與頻率成正比
(B) 轉速
(D) 轉速與電壓成反比。
35. 有一電扇，未通電前以手撥，扇葉可以輕靈轉動，通電後轉速極低且噪音很大，
可能原因？
(A) 電壓太高
(B) 起動線圈燒毀
(C) 運轉線圈短路
(D) 電容
器之電容值不適當。
36. 無葉片電風扇利用什麼原理來設計？
(A) 阿基米得原理
(B) 虹吸原理
(C) 白朗寧定律
(D) 白努利定律。
37. 下列何者不是單相感應電動機的起動方式？
(A) 變頻式
(B) 電容起動式
(C) 永久電容式
(D) 電容起動電容運轉式。
285
07 基本電學實習【Ch7】.indd 285
30/7/2019 上午 09:17:23
7 課後習題
38. 電容起動式電動機之離心開關，設計於轉速達多少額定轉速時斷路？
(A)45%
(B)60%
(C)75%
(D)90% 。
39. 下列何者是永久電容式電動機的特性？
率因數低
(A) 起動轉矩大
(B) 雜音大
(C) 功
(D) 運轉時雜音小，起動轉矩亦小。
40. 下列何者不是無葉電風扇的優點？
(A) 氣流穩定
(B) 易於清潔
(C) 噪音低
(D) 安全性高。
41. 電風扇故障，經維修後發現風扇葉片逆轉，如何改善？
(B) 更換葉片
(C) 電源線反接
42. 吸塵器常使用何種電動機？
極串激電動機
(A) 將起動線圈反接
(D) 同時將起動線圈和運轉線圈反接。
(A) 蔽極式電動機
(B) 單相感應電動機
(C) 二
(D) 六極串激電動機。
43. 吸塵器吸力不足，下列何者是最不可能的原因？
(A) 集塵袋已滿
(B) 軟管破損
(C) 電壓太高
(D) 吸氣調套未關閉。
44. 串激電動機之電刷約使用多少小時就要換新？
(A)100
(B)500
(C)1000
(D)3000 。
45. 集塵袋沒滿，積塵指示燈卻亮起，可能原因？
(A) 軟管被襪子堵到
(B) 電壓太高
46. 一般吸塵器，下列何者有誤？
關閉電源，否則電動機會燒毀
於清理
(C) 電壓太低
(D) 吸氣調套未關閉。
(A) 集塵袋沒滿，積塵指示燈卻亮起，應立即
(B) 只能吸乾的灰塵、紙屑
(C) 集塵袋應勤
(D) 使用時可以靠近揮發性物質。
286
07 基本電學實習【Ch7】.indd 286
30/7/2019 上午 09:17:23
附錄
一、表面黏著元件 SMD 銲接
二、本冊實習器材總表
08 基本電學實習【附錄】.indd 287
30/7/2019 上午 09:19:01
附 錄 表面黏著元件 SMD 銲接
1 表面黏著元件（ surface mount device, SMD ）
表 面 黏 著 技 術（ surface mount technology, SMT ） 將 傳 統 穿 孔 插 裝 元 件 在 電 路 板
的 方 式， 改 為 快 速 的 表 面 黏 著 方 式， 這 種 是 將 表 面 黏 著 元 件（ surface mount device,
SMD ）以表面黏著方式，安置在印刷電路板的技術。使用表面黏著技術的優點係電腦全
自動生產，效率高、品質佳、成本降低；體積小提升功能密度，重量減輕且耐震性佳，
減少電感電容與阻抗高頻而特性較好，符合電子產業所追求的「輕薄短小，功能更強」
的目標。
表面黏著元件係採全自動生產，只在維修更換零件時才需要人工銲接，因零件很
小，需使用鑷子（如圖 A-1 ），必要時可以使用放大鏡（如圖 A-2 ）來輔助銲接。電烙
鐵宜選擇 20W 較為適當，銲錫則選用較細 0.6mmφ 或 0.8mmφ ， 63% 比較適當；如使用
恆溫型電烙鐵，應控制在 300 ℃以下。
圖 A-1
圖 A-2
鑷子
放大鏡
表面黏著元件（ SMD ）有電阻、電容、電感、二極體及電晶體，如圖 A-3 所示，從
外觀來分類，可分為晶片型、圓柱型和電晶體。
晶片型電阻器
電容器
電感器
圖 A-3
圓柱型二極體
發光二極體
電晶體
表面黏著元件之外觀
288
08 基本電學實習【附錄】.indd 288
30/7/2019 上午 09:19:03
表面黏著元件 SMD 銲接
附錄
2 表面黏著元件的手工銲接要領
1. 表面黏著元件的銲接，應使銲錫量與元件呈良好的浸潤狀態（如圖 A-4(a) ），元件
必須平躺於電路板上，不可歪斜或高低不平。
(a) 良好
(b) 銲錫過多
圖 A-4
(c) 浸潤不足
表面黏著元件浸潤狀態剖面圖
2. 兩接腳表面黏著元件銲接步驟（電阻、電容、電感、二極體）：
(1) 預上銲錫：將電路板上欲銲接的銅箔點上銲錫，如圖 A-5(a) 所示。銲錫點在銅箔
的上半部，銲錫量愈少愈好。
(2) 元件定位：使用鑷子將欲銲接元件定位電路板上，並使用電烙鐵加熱接腳與預上
的銲錫相熔接，如圖 A-5(b) 所示。電容器與二極體都有極性，務必確認極性後
再定位。
(3) 銲接：先銲預銲的另一點，再將預銲點加錫確實銲妥，如圖 A-5(c) 所示。
(a) 預上銲錫
圖 A-5
(b) 元件定位
兩接腳表面黏著元件銲接步驟
289
08 基本電學實習【附錄】.indd 289
30/7/2019 上午 09:19:04
附 錄 表面黏著元件 SMD 銲接
(c) 銲接
圖 A-5
兩接腳表面黏著元件銲接步驟（續）
3. 三接腳表面黏著元件銲接步驟（電晶體）：
(1) 預上銲錫：將電路板上選擇 E 的銅箔點上銲錫，如圖 A-6(a) 所示。銲錫點在銅
箔的上半部，銲錫量愈少愈好。
(2) 元件定位：使用鑷子將欲銲接元件定位電路板上，並使用電烙鐵加熱 E 接腳與預
上的銲錫相熔接，如圖 A-6(b) 所示。
(3) 銲接：先銲 B 點，再銲 C 點，最後再將預銲點 E 加錫確實銲妥，如圖 A-6(c) 所示。
(a) 預上銲錫
圖 A-6
(b) 元件定位
三接腳表面黏著元件銲接步驟
290
08 基本電學實習【附錄】.indd 290
30/7/2019 上午 09:19:04
表面黏著元件 SMD 銲接
附錄
(c) 銲接
圖 A-6
三接腳表面黏著元件銲接步驟（續）
4. 銲接練習：
使用 SMD 銲接練習板，如圖 A-7 所示，銲接步驟依序為：
(1) 銲接晶片型電阻 R 31 ～ R 36，R 1 ～ R 9。
(2) 銲接電容器 C 1 ～ C 3，必須確認極性。
(3) 銲接二極體 D 21 ～ D 26，D 11 ～ D 16，D 1 ～ D 2，必須確認極性。
(4) 銲接發光二極體 LED1 ～ LED6 ，必須確認極性。
(5) 銲接電晶體 Q 41 ～ Q 46，Q 1 ～ Q 4。
(6) 銲接電源線，裝上 9V 電池，發光二極體由左至右陸續亮起，不斷地循環，完成
圖如圖 A-8 所示。
圖 A-7
08 基本電學實習【附錄】.indd 291
291
30/7/2019 上午 09:19:05
附 錄 本冊實習器材總表
圖 A-8
註：S MD 元 件 應 用 板 套 件（ 產 品 編 號：0103202）， 請 洽 詢 勁 園． 紅 動 網 站 ipoemaker.
com，專線：2908-1696。
292
08 基本電學實習【附錄】.indd 292
30/7/2019 上午 09:19:07
本冊實習器材總表
附錄
本冊實習器材總表
工具
品名
單位
數量
只
1
CH1 實習一
組
1
CH1 實習一
支
1
CH2 實習一
安全烙鐵架
支
1
CH2 實習一
吸錫器
支
1
CH2 實習一
尖嘴鉗
支
1
CH2 實習一
斜口鉗
支
1
CH2 實習一
剝線鉗
支
1
CH2 實習一
只
1
CH7 實習二
只
1
CH7 實習二
乾粉滅火器
規格
ABC
消防栓箱
30W/AC110V
電烙鐵
300℃
溫度計
計時碼表
備註
電風扇
立扇，100W
台
1
CH7 實習三
吸塵器
600W
台
1
CH7 實習三
單位
數量
24×14 孔 / 電木材質
片
1
CH2 實習一
φ 1.6mm
cm
32
CH2 實習一
φ 0.6mm（含絕緣皮）
cm
80
CH2 實習一
φ 0.6mm 裸線
m
2
CH2 實習一
RH-63 或 RH-60，φ 1.0
條
若干
CH2 實習一
罐
1
CH2 實習一
0.5Ω±2%，1/4W，金屬膜
只
1
CH2 實習二
1kΩ，15 轉
只
1
CH3 實習一
5kΩ，15 轉
只
1
CH3 實習二
0.5Ω±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
1Ω±5%，1W
只
2
CH6 實習一、二、三
1.5Ω±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
3Ω±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
3.9Ω±1%，1/2W
只
1
CH2 實習二
10Ω，1/2W
只
1
CH4 實習一
10Ω±5%，1W
只
1
CH6 實習二、三
10Ω±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二
CH3 實習四
材料
品名
萬用電路板
單心線
銲錫
規格
銲劑
精密電阻器
精密可變電阻器
電阻器
備註
293
08 基本電學實習【附錄】.indd 293
30/7/2019 上午 09:19:07
附 錄 本冊實習器材總表
材料
規格
單位
數量
20Ω±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
100Ω±5%，1/2W
只
2
CH3 實習二
CH6 實習二、三
300Ω±5%，1/2W
只
1
CH6 實習二
470Ω±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二
1kΩ±5%，1/2W
只
2
CH2 實習二、三
CH3 實習一、二、三、四
CH6 實習一、二、三
1.5kΩ，1/2W
只
1
CH4 實習一
1.5kΩ±5%，1/2W
只
1
CH3 實習一、二、三
2kΩ±5%，1/2W
只
1
CH2 實習三
CH3 實習一、二、三
3kΩ±5%，1/2W
只
1
CH3 實習一、二
3.3kΩ±2%，1/2W
只
1
CH2 實習二
1MΩ，1/2W
只
1
CH4 實習一
10kΩ，1/2W
只
1
CH5 實習一
10kΩ±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二、三
51kΩ±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二
56kΩ±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
470kΩ±5%，1/2W
只
1
CH3 實習二
560kΩ±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二
10MΩ±5%，1/2W
只
1
CH2 實習二
1kΩ，B 型
只
1
CH2 實習二
CH3 實習一
CH5 實習一
2kΩ，B 型
只
1
CH5 實習二
100kΩ，B 型
只
1
CH4 實習二
可變電阻器 0 ～ 9999Ω
只
1
CH3 實習四
0.01μF
只
1
CH4 實習一、二
0.1μF，16V
只
1
CH5 實習一
0.1μF，25V
只
1
CH6 實習二、三
1μF
只
1
CH4 實習一
1μF，25V
只
1
CH6 實習一、二、三
4.7μF
只
1
CH4 實習一
100μF
只
1
CH4 實習一
品名
電阻器
可變電阻器
電容器
備註
294
08 基本電學實習【附錄】.indd 294
30/7/2019 上午 09:19:07
本冊實習器材總表
材料
規格
品名
單位
數量
附錄
備註
電容器
1000μF，16V
只
1
CH5 實習一
電感器
1mH，內阻 5Ω 以下
只
1
CH4 實習一
CH6 實習三
10mH，內阻 5Ω 以下
只
1
CH4 實習一
CH5 實習二
CH6 實習二
10mH，內阻 30Ω 以下
只
1
CH6 實習三
100mH，內阻 30Ω 以下
只
1
CH6 實習一
300mH，內阻 100Ω 以下
只
1
CH4 實習一
塊
1
CH2 實習三
電感器
麵包板
CH2 實習三
電池
9V
只
1
乾電池含電池盒
#3×1
只
1
CH3 實習四
白熾燈泡
5W、60W、100W
只
各1
CH7 實習一
省電燈泡
20W
只
1
CH7 實習一
水銀燈泡
H-400X-T
只
1
CH7 實習一
1P
只
1
CH7 實習一
4P
只
1
CH7 實習一
支
1
CH7 實習一
1
CH7 實習一
起動器
大頭針
附錄
調光器
110V/100W
只
安定器
HG-400120HL
只
無熔絲開關
2P 15A
只
1
CH7 實習一
張
若干
CH7 實習二
包
1
砂紙
SMD 元件
SMD 套件包元件應用板
CH7 實習一
附錄
295
08 基本電學實習【附錄】.indd 295
30/7/2019 上午 09:19:07