基督復臨安息日會青年榮譽答案書/職業/電力

電力
職業世界總會	技能等級 1
職業世界總會	引入年份：1929 年

電力榮譽是技師大師獎的一部分。

1. 解釋並說明一個實驗，透過該實驗可以顯示靜電的吸引和排斥定律。

這個簡單的實驗可以用一卷普通的透明膠帶（通常放在桌子上）來完成。從膠帶捲上撕下兩條 12 英寸長的膠帶，用手分別抓住兩端。從膠帶捲上撕下膠帶時，膠帶會帶靜電。

現在將兩條膠帶靠近。它們會相互排斥。接下來，將其中一條膠帶的頂部摺疊起來，形成一個半英寸長的“不粘”區域。然後將兩條膠帶粘在一起，將摺疊的膠帶的粘性面粘到另一條膠帶的不粘性面上。透過抓住不粘性區域將它們拉開。現在，兩條膠帶將相互吸引。

2. 解釋直流電和交流電之間的區別，並說明它們各自的使用方式。給出一種判斷給定電路中流過的是哪種電流的方法。

直流電 (DC) 電路中的電流只在一個方向上流動。在交流電 (AC) 電路中，電流的方向以規律的速率反轉。類似地，直流電路中的電壓保持恆定，而交流電路中的電壓不斷變化。

電池只能儲存直流電壓，不能儲存交流電壓。大多數電子電路使用直流電，而使用交流電源的電子裝置通常會將其轉換為直流電才能使用。交流電相對於直流電的優勢在於，交流電可以以更低的損耗傳輸到更遠的距離，而直流電路提供的功率相同。

交流電路會產生不斷變化的磁場，不斷變化的磁場會在相鄰的導體中感應出電流。感應電流可以用電流計測量。直流電路只會在電路發生突然變化時感應出電流，例如通電時。感應電流會短暫“峰值”，然後衰減到零。

3. 使用開關將蜂鳴器、鈴或燈連線到電池上。

上面的電路顯示瞭如何連線電池、開關和燈。燈可以被替換成鈴或蜂鳴器。

4. 用套件製作並執行一個簡單的電動機，或者拆卸一個電動機並識別其部件，並解釋其工作原理。

市面上有幾種低成本的電機套件。以下是幾個連結

比起讓每個學生都買一個套件，帶一個電機來要經濟得多。小型電機可以在大多數愛好商店買到，每個學生都可以輪流拆卸它。

來自維基百科，自由的百科全書

經典的直流電機有一個旋轉的電樞，電樞的形式是一個帶有兩個極的電磁鐵。一個稱為換向器的旋轉開關在每個週期中兩次反轉流過電樞的電流方向，使電磁鐵的極對電機外部的永磁體產生推拉力。當電樞電磁鐵的極經過永磁體的極時，換向器會反轉電樞電磁鐵的極性。在切換極性的那一瞬間，慣性使經典的電機按照正確的方向執行。（參見下面的圖表。）

5. 製作一個簡單的電池單元。

電池可以透過將一根鍍鋅（鍍鋅）釘和一根銅線放入裝滿醋的小容器中來製作。不要讓鋅和銅觸點相互接觸。它們可以透過在容器蓋上打小孔並將它們插入這些孔來保持分開。薄膜罐在這方面效果很好，但紙杯或泡沫杯覆蓋塑膠包裝也可以（或者將兩個導體放在容器的兩側）。只要兩個導體都可以浸入醋中而不相互接觸，它們之間就會產生電壓。

先用砂紙或砂布擦亮釘子和銅線可能會更有幫助。這樣製作的電池將產生約 0.8 伏的電壓。銅線將是正極（陽極），鍍鋅釘將是負極（陰極）。

將多個電池串聯連線起來形成電池，以提高電壓。這樣做時，確保將一個電池的正極（銅）連線到另一個電池的負極（鋅）。

將多個電池並聯連線起來，以提高電流容量（點亮燈泡所需）。為此，用一根線將所有釘子連線在一起，用另一根線將所有銅觸點連線在一起。

6. 展示更換保險絲或復位斷路器的能力，並展示使用絕緣電線的國家電氣規範（NEC）認可的接頭。

保險絲有很多型別。其中一些帶有螺紋底座，可以透過逆時針旋轉將其拆卸。其他則需要從支架中撬出。請務必記住家用電流很危險，所以最好先切斷電源。同樣的道理，更換汽車或電器中的保險絲時也要先斷開電源 (先拔掉插頭！)。

斷路器是一種電流感應開關。可以透過將開關從斷路器面板中央翻轉到遠離中央位置來關閉電路，也可以透過將開關翻轉到斷路器面板中央來重新開啟電路。當斷路器檢測到透過它的電流超過其額定閾值時，開關會自行開啟，使撥杆在斷開位置和接通位置之間移動。在這種情況下，斷路器被認為是“跳閘”了。在復位跳閘的斷路器之前，必須先將其完全轉到斷開位置，然後才能將其恢復到接通位置。如果斷路器再次跳閘，說明電路仍然過載。如果是這種情況，請在嘗試再次復位斷路器之前關閉電路中的一些電器。

7. 展示如何從帶電電線觸電的人員身上救人，並瞭解如何使因觸電而昏迷的人甦醒的方法。

首先，**不要接觸這個人！** 而是儘快切斷電源。如果你找不到開關，可以使用木製掃帚柄、非金屬椅子、鞋子或類似的非導電杆子將電線從人身上移開。確保將電線移開足夠遠，以防止釋放後重新與受害者連線。注意不要用身體的任何部位接觸電線。

一旦受害者與電流斷開連線，撥打 911。如果受害者沒有呼吸，開始進行心肺復甦。如果受害者在呼吸，但失去知覺，將身體側身以防止舌頭堵塞呼吸道。

8. 畫一張汽車照明系統的簡易圖。

9. 畫一張圖，正確顯示每個斷路器控制的燈光、開關和便利插座。

上面的示意圖顯示了家庭中典型的電路。如圖所示的電路受保險絲保護（儘管也可以使用斷路器），並且有三個負載

一個由單一開關控制的燈光
一個未接開關的插座
一個由兩個開關控制的燈光

電路中可以新增更多的插座和開關，但請注意它們將全部並聯連線。所有電路都將連線到黑色的“熱線”和白色的“零線”。

典型的住宅將有大約兩打斷路器，一個電路很少有超過八個插座或燈光。如果在一個電路中連線過多的燈光或插座，會導致斷路器跳閘或保險絲熔斷，因此房屋中會執行多個電路。

10. 正確閱讀電錶，並根據您所在社群的收費標準計算住宅電費。

電錶以**千瓦時**計量電能。一度電 (kWh) 可以提供 1000 瓦的功率持續一小時。電力公司通常按千瓦時收取固定費率，該費率可以在電費單上找到。一些電力公司根據用電時間收取不同的費率，在用電需求較低時（例如晚上）收取較低的費率。為了完成這一要求，假設一個固定費率會更容易，但即使如此，公用事業公司也並不總是讓人輕鬆。例如，他們可能會將費率細分為多個組成部分，並可能還會新增固定費用。如果是這種情況，只需將所有組成部分的費率加在一起即可得到總費率。組成部分的費率可以是非常小的數值——幾分錢。

要計算費率，首先需要讀表。電錶在讀取時不會重置，因此必須知道電錶在上一個計費週期內的讀數。用當前讀數減去上一個讀數，並將差值乘以費率。

$bill=\left((current\ reading-previous\ reading)\times aggregate\ rate\right)+flat\ fees$

上面的電錶顯示了 60169.1 千瓦時（不是 60279.1 - 指標還沒有到達 2 或 7 ）。為了計算電費，假設以下資訊

上個月的讀數：59023.6 kWh

總費率：每 kWh 11.274 美分

固定費用：20 美元

電費將按以下方式計算

${\begin{matrix}bill&=&\left((60169.1-59023.6)\times 0.11274\right)\ +\ \$20\\\ &=&(1146.5\times 0.11274)\ +\ \$20\\\ &=&\$129.14\ +\ \$20\\\ &=&\$149.14\end{matrix}}$

注意，這是四捨五入到最接近的百分位。

關於作者

吉姆·托馬斯於 1985 年在默裡州立大學獲得電子工程技術學士學位（BSEET），並於 1995 年在弗吉尼亞理工大學獲得電子工程碩士學位（MSEE）。自 1985 年以來，他一直從事計算機/電子行業，設計計算機硬體併為嵌入式數字訊號處理應用編寫軟體。

吉姆是高階導師，擔任新罕布什爾州中部火焰拓荒者俱樂部主任，該俱樂部位於新罕布什爾州康科德，他也在當地教會擔任長老。他和妻子弗吉尼亞有兩個兒子和一個女兒。

作為一個狂熱的DIY愛好者，他的愛好包括拓荒者（當然！）、木工、激流划艇、搗鼓電腦以及野生花卉識別。吉姆在Wordpress上定期釋出部落格，有時會寫一些關於這本華夏公益教科書的內容。