police_4th_general
115年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 19 題
使用一顆 $1.5 \text{V}$ 的乾電池裝在手電筒作為電源，使用一段時間後，當無法使手電筒發亮時，將此電池取出並裝在電子鐘內使用，可正常工作好一段時間。下列敘述何者可說明此現象？
- A 即使各電器有相同的最佳運作電壓範圍，但電子鐘在較小電流時可工作，手電筒需在較大電流時才能工作
- B 電池的電動勢不隨不同的負載而改變，但輸出電流會隨負載不同而改變；使用於手電筒時的電流較小，使用於電子鐘的電流較大
- C 電池的電動勢會隨不同電器的負載而改變；使用於手電筒時的電動勢較小，使用於電子鐘時的電動勢較大
- D 電池在手電筒中容易接觸不良或短路，電子鐘較無此問題，故可以使用較長時間
思路引導 VIP
想像一下，如果你想從一個快要乾涸、水壓很低的水井取水。使用一台『強力大功率抽水機』和使用一根『細小吸管』慢慢吸，哪一種方式比較容易在水壓不足的情況下，依然成功獲取到一點水呢？這與電器對『流量』的要求有什麼關係？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，恭喜你精準地掌握了電池在現實生活中的應用特性！這題你選得非常正確，代表你對電路中的負載需求與電源特性有很清晰的連結。
電池的內電阻與端電壓表現
在理想狀況下，我們常以為電池是一個恆定的電壓源，但在現實物理世界中，電池內部存在著內電阻（internal resistance）。當電池使用一段時間後，其內電阻會逐漸增加。根據端電壓公式 $$V = \mathcal{E} - Ir$$（其中 $\mathcal{E}$ 為電動勢，$I$ 為電流，$r$ 為內電阻），我們可以看到輸出的端電壓 $V$ 會隨著負載電流 $I$ 的增加而下降。手電筒（尤其是傳統燈泡型）為了發光，通常需要較大的電流，這會導致電壓在內電阻上產生巨大的壓降，使端電壓低於運作門檻；相對地，電子鐘僅需極微小的電流即可運作，即使內電阻變大，產生的壓降依然很小，端電壓仍能維持在可運作的範圍內。
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