出版:2025.09
規格:繁中/平裝/224頁/14.7 x 21/雙色
ISBN:9786264370752
備註:初版
詳盡解說×豐富圖解×實用技術
跟著電學專家輕鬆讀懂基礎知識、定律和原理,
從生活娛樂、產業發展到能源轉型,掌握電路概念!
試著想像一下你一天的生活。
早上出門搭乘捷運或火車等大眾交通工具前往學校或公司,
趁著通勤時間點開智慧型手機瀏覽社群動態,
或是利用平板電腦查詢資料,準備下午的簡報內容。
忙了一天回到家後,第一件事就是打開空調設定成舒適的溫度,
接著用微波爐輕鬆完成省時美味的晚餐,
同時開啟智慧電視連上訂閱的影音服務,
享受放鬆自在的追劇時光……
不管是手機、電腦等資訊用品,
或是電視、音響、LED燈等家具,
全都必須透過電路傳送電力才能驅動,
究竟電力是如何運作的?電路的應用領域涵蓋哪些?
直流電與交流電有什麼不同?
決定電力品質的重點為何?
電力在實現碳中和的過程扮演何種角色?
本書結合了淺顯易懂的文字說明和完整豐富的插圖,
讓不懂理科的零基礎讀者也能輕鬆閱讀,
並理解電路的性質、分析測量與應用範圍。
「電力」是我們日常生活中不可或缺的能源,
小至食衣住行育樂,大至社會運作、經濟與產業發展,
各方面無不仰賴電力的維持,因此電力供給問題可說是牽一髮動全身,
甚至是近年來備受全球關注的環境議題「碳中和」,
也有賴電力來源的去碳化才能更容易實現。
既然電對我們如此重要,具備基本知識可說是每個人必備的科學素養。
電學與電路學並沒有大家想像的那麼困難,
不妨現在就翻開本書,一起探索「電」的奧祕世界!
■ 本書特色
★ 電學專家親自講解,內容深入淺出,全方位建構科技時代必懂的「電路」知識!
★ 從9大面向解說59個與電力電路相關的知識,超好懂的電路入門書!
★ 沒有艱澀的專業術語與計算公式,完整圖解說明,輕鬆易讀,零概念也不用擔心!
■ 前言
電路是電力流通的路徑。這條路徑就像一個封閉的環,流出多少電量就會有多少電量流回。電力可以在這條路徑上發揮某些功能。除了發光、發熱、產生動力之外,還包括產生化學變化等。我們還可以從外部作功,促使電力流動。
學習電力電路時,不只可以知道電通過的「路徑」、在路徑上的「流動情況」,也會瞭解到電流通過時如何作功。也就是說,我們可以透過電力電路瞭解電力的各種應用方法。另外,電與磁之間的關係相當密切,所以我們在本書中也會稍微跨足到磁學領域。
200多年前,我們開始系統性地瞭解電的性質,直到100多年前,我們才開始實際使用電力。與古埃及、古希臘時代便開始研究的力學、天文學、化學等相比,電學可說是相當嶄新的領域。不過,電已是現代人日常生活中不可或缺之物,電在人類社會中的用途也越來越廣。
電學的世界相當深奧,本書則是帶領各位進入這個世界的第一本入門書籍,試圖透過通有電流的封閉環路展示這個世界的奧祕。本書前半段會把重點放在電的路徑與流動情況,後半段則會把重點放在通有電流之電路的應用,也就是電力的應用。
即使不是電力設備的專業人士,如果各位在閱讀本書之後,在使用插頭時、用音響聽音樂時,也能對電器背後的電力運作方式有個大致上的概念,那就太棒了。
2024年2月
二宮崇
前言
Chapter 1
電力是什麼?
──電力電路的基礎知識
1 正與負?──電的流動
2 使電流動的壓力──電壓
3 電流動的路徑與阻止電流動的路障──導體與絕緣體
4 在分析電路時常使用的規則──歐姆定律
專欄1 姓名被用作單位名稱的偉人們(其1)
5 消耗電力時產生的力與功──電功率與電能
6 一直是單行道?交互輪流通行?──直流電與交流電
7 如親子或兄弟般親密的關係──電與磁
Chapter 2 直流電路的分析
8 會增加還是減少?──串聯與並聯
9 驅動電路的動力來源──電壓源與電流源
10 用這條式子解決複雜的電路──閉路方程式
11 實用性高、適用大規模電路的方法──節點方程式
12 分析電路的技巧(其1)──電壓源與電流源的轉換
13 分析電路的技巧(其2)──重疊定理
Chapter 3 交流電路的分析
14 商用電源的波形長這樣──正弦波交流電
專欄2 三角函數
15 交流電波形的表示方式──瞬間值與有效值
16 拒絕電流改變的線圈、儲存電荷的電容器
專欄3 虛數與複數的計算方法
17 可自由改變電壓的交流電王牌──變壓器
專欄4 磁場與磁通量密度的關係
18 使用向量表示──極座標與複數
19 知道這些就能瞭解什麼是交流電──交流電力的分析
專欄5 暫態現象
Chapter 4
交流電的主角
──三相交流電路
20 交流電的主角登場──三相交流電
21 只有三相交流電才有的接線方式──星形接線與三角接線
22 關鍵字是 ──三相交流電的電壓、電流、電力
23 選擇它的理由──三相交流電的優點
專欄6 三相不平衡電路的分析方法
Chapter 5
瞭解電的樣貌
──測量電力
24 精確捕捉電的樣貌──電的測量與誤差
25 智慧與工藝的結晶──類比檢測器的結構與種類
26 冷知識?──測量畸變波時須注意的重點
27 如何決定電費──電功率與電能的測量方法
28 用不同方法測量不同對象──電阻的測量
29 高電壓、大電流的測量工具──檢測器用變換器
Chapter 6
電在資訊上的應用
──聲音訊號電路
30 聲音訊號是加倍遊戲──用來表示聲音強度的分貝
31 連結電與聲音的世界──麥克風與揚聲器
32 發揮線圈與電容器的本領──頻率濾波電路
33 濾波電路的應用──LC諧振電路
34 聲音訊號處理的心臟──放大器的使用方式
35 傳遞聲音訊號的常用工具──AM無線電與FM無線電
36 已普遍使用的工具──2進位、數位訊號、數位轉換
Chapter 7
電力電路的集大成──電力系統
37 電流戰爭的勝利者是誰?──直流電還是交流電
38 從大動脈到微血管──輸電線與配電線
39 決定接地故障時的特性──中性點接地法
專欄7 姓名被用作單位名稱的偉人們(其2)
40 可橫跨不同電壓等級,自由計算阻抗──百分比阻抗法
41 設想各種情況的應對方式──電力系統的保護
42 決定電力品質的重點──頻率的維持
43 交流電的意外弱點──交流輸電線的輸電能力
專欄8 試推導電力角特性曲線
44 電力品質的另一個重點──電壓調整機制
45 在現代技術下復活,補足交流電的弱點──直流輸電
專欄9 諧波
Chapter 8
電力在動力、化學等
各領域的應用
46 瞭解電力與動力的關係──將電力轉換成動力使用
47 將其他能量轉換成電能──發電機制
48 現在是交流馬達的全盛期──馬達的種類與特徵
49 以電力推動物流以及人們的交通工具──鐵路
50 省電王牌的魔法熱源──熱泵
51 電在化學世界中也相當活躍──電化學
52 只有電做得到的神奇能力──感應加熱與微波加熱
53 電力應用的開端──照明的機制
專欄10 照明燈的亮度單位
54 遍布生活的每個角落──家電或資訊機器的電源供應
Chapter 9 碳中和與電力
55 用電救地球──碳中和與電
56 只有電才做得到的去碳化──再生能源
57 太陽能發電與風力發電的普及化關鍵──蓄電池
58 難以捨棄的火力發電──火力發電的去碳化
專欄11 燃料電池的機制
59 虛擬電廠、智慧社區、直流供電
專欄12 減少碳排放的光與影
INDEX
◎ 二宮崇
1993年起,在四國電力公司從事水力發電廠的維護、電力系統應用、電力事業制度改革、電力供需計畫制定等工作。長期於日本電氣協會等主辦的電驗三種講習會中擔任講師。第一種電氣主任技術者、氣象預報士。