# 電路小工程師｜科學來源與簡化界線

適合8歲起，核心是觀察完整回路、改變條件、說出原因。2026-10-30。

## 六站的因果

1. 電池兩端、燈泡兩接點及導線形成完整回路，才能在這個直流電阻模型維持電流。只有去程或回程有缺口不行。
2. 開關連通或切斷路徑。開路後沒有持續電流，不表示真實電路沒有電壓，更不代表可以碰插座。
3. 銅、鋁容易導電；塑膠、乾燥木片通常不容易導電。模型假定材料清潔乾燥，兩接點直接接觸裸露材料。氧化層、濕度、接觸方式、高電壓等會影響實際結果。
4. 相同固定電阻燈泡串聯，各處穩態電流相同，兩燈功率相同且小於單燈比較；不是第一個燈把電流吃掉。一處斷開，整條單一路徑中斷。
5. 並聯燈各有一條跨接電池兩端的路。取下一燈留開路，另一燈仍有完整回路。固定理想電池下剩下那燈功率不變；真實電池有內阻與容量限制，不代表無限加燈仍正常。
6. 電池化學能經電路傳遞，燈泡把電能轉成光和熱。電荷守恆，電流不被消耗，電池也不憑空製造電子。完整路徑還需能供能的電源與正常元件。

## 模型參數

以相對單位計算，健康理想電源V=1，各燈固定R=1，導線／接通開關／銅鋁材料R近似0，開路／指定乾燥絕緣體R近似無限大。不是實際電壓、安培、瓦數或亮度量測。

- 單燈：I=V/R=1，P=I²R=1。
- 兩相同燈串聯：總R=2，I=0.5，各燈P=0.25，總功率0.5。
- 兩相同燈並聯：各支I=1、P=1，電池總I=2，總功率2。移除一支路時另一支不變，電池總I降為1。
- 開路時各受影響支路I=0。全部模型的電源功率VI等於各負載功率和。
- 無法供能電池僅以V=0示意，真實電池不一定突然歸零，放電、溫度、內阻和容量都沒有模擬。圖上「供能不足」不表示連接安全。

燈泡圓圈與交叉線是電路符號，有兩個外接點，不是可照做的燈座外形。灰色線是導線，青綠虛線為流動提示；外部路徑方向沿電池正端經負載至負端，採傳統電流方向。金屬中電子漂移方向相反。提示線不是電子顆粒；三秒示範不是實際速度、延遲或周遊時間，未模擬接通瞬間電磁傳播。動畫不把耗能畫成電流變少。

亮暗用定性光芒長短、線寬及文字「亮／較暗／不亮」比較，不是光度計量或人眼線性反應。真實白熾燈電阻會隨溫度變，LED有極性和限流等條件，不能套用本固定電阻模型。未模擬交流電、家庭配線、電池內部離子移動、漏電、電弧、短路、接地、熔絲或電功率時間積分。沒有以動畫顯示短路操作。

## 活動範圍

活動全部在網站完成，不需要實體接線。不要碰插座、拆電池、直接把電池兩端接在一起；短路可能發熱。導電與絕緣的畫面結果不能拿來測試用品或人體安全。沒有把家用電源當作玩具電池模型。

## 已查閱來源

- [Exploratorium：Circuit Workbench](https://www.exploratorium.edu/snacks/circuit-workbench)：完整回路與串、並聯斷路觀察。僅參考物理概念，未複製其活動板、文字、圖片或影片。
- [NYU：Electricity the Basics](https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/electronics/electricity-the-basics/)：電流、電阻、電能轉換及負載。來源的災害敘述並非本模型的精密短路計算。
- [Institute of Physics：Power and voltage](https://spark.iop.org/collections/power-and-voltage-physics-narrative)：功率、亮度、相同燈與理想條件、化學能及能量守恆。
- [維多利亞州教育部：Electric circuits](https://www.education.vic.gov.au/school/teachers/teachingresources/discipline/science/continuum/Pages/electriccircuit.aspx)：區分電流、能量與常見迷思。
- [澳門科學館：Conductors and insulators](https://www.cmm.gov.mo/eng/exhibition/secondfloor/moreinfo/2_3_4_ConductorsInsulators.html)：材料導電性。
- [台電：戳不到卡安心](https://hc2.taipower.com.tw/2289/2512/65434/2514/14868/)：兒童不以金屬等碰插座。
- [台電：電線短路會怎樣](https://hc2.taipower.com.tw/2289/2512/65434/2514/14859/)：短路發熱與絕緣損害。

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