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法學研究電流、電壓和電阻概述 電流
電荷（自由電子）的有向流動稱為電流。換句話說，電流定義為電荷（自由電子）流動的速率。它用𝐼 或 𝑖表示，以安培(A)為單位測量，即：
$$I=\frac{Q}{t}=\frac{ne}{t}\:\:安培(A)$$
其中，Q = ne，e = 1.6 X 10-19 C。
微分形式為：
$$i=\frac{dq}{dt}$$
電流是如何流動的？
如圖所示，銅導體含有大量自由電子。當在其兩端施加電位差（電壓）時，自由電子（帶負電）開始向電源的正極移動。這種定向流動的自由電子稱為電流。
實際電流（或電子電流）的方向是從負極透過外部電路到正極。但在電子理論出現之前，人們認為電流是正電荷從正極透過外部電路到負極的流動。因此，這種假設的電流方向被稱為常規電流。
電流型別
電流可分為三種類型：
穩態電流
變化電流
交流電
穩態電流
大小不隨時間變化的電流稱為穩態電流（直流電）。電池提供的電流就是穩態電流的一個例子。
變化電流
大小隨時間連續變化的電流稱為變化電流。指數變化的電流（如電感中的電流）就是變化電流的一個例子。
交流電
大小隨時間連續變化且方向週期性變化的電流稱為交流電。由於這種電流在電路中交替流動，即在半個週期內沿一個方向流動，在另一個半個週期內沿相反方向流動，因此被稱為交流電。
電勢
當一個物體帶電時，充電過程中會做功。這項功以勢能的形式儲存在物體中。現在，這個帶電物體能夠透過吸引或排斥來移動其他電荷。因此，它具有做功的能力，這被稱為物體的電勢，即：
帶電物體做功的能力稱為該物體的電勢。電勢的量度是所做功 (W) 與電荷 (Q) 的比值，即：
$$電勢(V)=\frac{所做功(W)}{電荷(Q)}$$
所做功以焦耳為單位測量，電荷以庫侖為單位測量，因此電勢的單位是焦耳/庫侖或伏特。
電位差或電壓
兩個帶電體的電勢差稱為電位差。
電位差也稱為電壓。因此，不存在單點電壓，即必須使用某個參考點作為另一個點。
如果兩個物體具有不同的電勢，則它們之間存在電位差。考慮上圖所示的兩個物體，物體 A 的電勢為 5 V，這意味著物體 A 的每個庫侖電荷具有 5 焦耳的能量，而物體 B 的電勢為 10 V，這意味著物體 B 上的每個庫侖電荷具有 10 焦耳的能量。
如果這兩個物體透過導線連線，則電流（常規電流）將從高電勢流向低電勢，即從物體 B 流向物體 A。當這兩個物體達到相同的電勢時，電流將停止流動。因此，可以說，如果存在電位差，則電流將在電路中流動。無電壓，無電流。
電阻
物質對電流（電子）流動所提供的阻礙程度稱為其電阻。它以歐姆 (Ω) 為單位測量。電阻的電路符號如下所示。
由於電流是電子的流動，因此電阻是物質對這些電子流動所提供的阻礙。由於電阻是物質提供的電阻，因此它會導致電流流動時產生熱量。
影響電阻的因素
導體的電阻與其長度 (𝑙) 成正比。
導體的電阻與其橫截面積 (a) 成反比。
電阻取決於導體材料的性質。
電阻隨溫度變化而變化。
因此，根據前三點，我們得到：
$$R\propto\frac{l}{a}$$
$$R=\rho\frac{l}{a}$$
其中，ρ（Rho）是一個常數，稱為電阻率或比電阻。其值取決於材料的性質。ρ 的單位為歐姆·米 (Ω·m)。
溫度對電阻的影響
**純金屬（導體）** – 銅、鋁等純金屬的電阻隨溫度升高而增加。純金屬的溫度/電阻曲線是一條直線。由於純金屬的電阻隨溫度升高而增加，因此它們具有正溫度電阻係數。
**絕緣體、半導體和電解質** – 這些材料的電阻隨溫度升高而降低。因此，這些材料具有負溫度電阻係數。
**合金** – 合金的電阻隨溫度升高而增加，但這種增加很小且不規則，在很寬的溫度範圍內實際上可以忽略不計。
數值示例 #1
當 2.56 X 1017 個電子在 65 毫秒內透過導體時，求導體中的電流。
解答
$$電流(I)=\frac{Q}{t}=\frac{ne}{t}=\frac{(2.56\times\:10^{17})\times\:(1.6\times\:10^{-19})}{65\times\:10^{-3}}$$
$$=630\times\:10^{-3}A=630mA$$
數值示例 #2
電池的電壓為 12 V。它需要輸送多少電荷才能做 60 J 的功。
解答
$$輸送電荷(Q)=\frac{W}{V}=\frac{60}{12}=5C$$
數值示例 #3
計算 500 米長的導線的電阻，其均勻橫截面積為 0.69 cm2。該導線由電阻率為 1.7 × 10-6Ω·cm 的銅製成。
解答
$$R=\rho\frac{l}{a}=(1.7\times\:10^{-6})\times\:\frac{500}{0.69\times\:10^{-4}}=12.32\Omega$$
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