馬達小教室：電流 ( I )

本文將以馬達的角度，介紹電流(Current，A)。

筆者深深覺得，電流這命名實在非常厲害，基本上將電流與水流做一個類比；水由高處流向低處，電則是從高電位流向低電位。水管粗，阻力小，流量就大；電線粗，則電阻小，電流也就大。兩者有需多相似之處，因此同用一個流字，實在非常巧妙。

基本的電流定義，可輕易的查到，就算在馬達領域當中，此定義仍是非常嚴謹，毫無缺失，也就不需要特別深究。但馬達對於電流的依賴性，與電子產業是截然相反的。由下列的轉矩方程式中可得知，馬達需要電流來產生轉矩力量；而電子產品當中，電流只是產生能耗、熱、雜訊及電磁波，且延遲了訊號傳遞時間的負面存在，如何降低電流值，甚至讓電流消失，僅使用電位訊號，才是最理想的狀態。這往往也是電子業踏入馬達產業犯的第一個錯誤，忽略了電流資訊，僅使用電壓資訊。

電壓與電流間，會有一誤差量，在電力系統中，以功率因素(Power Factor，PF)來定義誤差量；口語的說法簡稱為功因，用來定義電力品質是否良好的基準，實際上就是電壓與電流間的狀態不匹配造成的誤差。同樣可以用水流來類比說明，當我們要澆花時，使用一長水管接上水龍頭，開啟水龍頭時，需要等待一段時間才會從水管的末端流出水來；開水龍頭就是給電壓，水管就是導電體，水流就是電流，從開水到流出來使用，中間的等待時間即為功因。另外，假設水管有破損漏水，則我們開的水龍頭與從水管末端流出來的水量不相同，也是功因誤差的一種。

由上述可知，電壓似乎是個相對單純且容易掌握的參數，而電流則會受到許多的干擾，產生非理想的狀況，包括已經介紹過的電阻及溫度對電流的影響，另外電磁的干擾也是其一。會特別提到電磁干擾主要是這法則的主人翁安培，一個成就卓越，而將電流的單位以他命名的科學家，他還有另一個電磁法則稱為安培右手定則(Ampère's circuital law)。其基本概念為，當電流(I)流經一導體時，會在周圍產生一磁場(B)；單就此論述實在與干擾扯不上邊，然而可怕的是，這為一可逆的反應，電會生磁，磁會生電，這一來問題就產生了。當單一導體時，產生的磁場對電流一點影響都沒有，但若周遭有其它導體時，這時就要考慮對方所產生的磁場，是否同方向；若不同，即會誘發反向電流，對本身造成阻礙，導致訊號電位異常。這也是電子產品為何會擔心電磁波干擾的原因之一。

然而，這種電生磁，磁生電的特殊循環迴圈，也產生一種特殊的馬達類型，也就是感應馬達。

此外，對馬達或電子科技有涉略的朋友，請記得安培不僅僅是電流的單位，他的右手定則，對於馬達設計及電磁波干擾，甚至是IC設計與Wifi都有關係；這很有可能解決您目前遇到的設計瓶頸。

重點整理：

電流是馬達重要的動力來源。
電流會產生磁場。

提醒的部份：

擔心電磁波，除了要遠離高壓電塔及基地台，還可能不要用電。
擔心電磁波，麻煩也不要把磁鐵戴在身上。