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

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...

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

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─...