導讀:工程師真正關心的不是瞬間,而是總量
瞬間電流多大?
瞬間功率多高?
這些數字本身,其實都只是片刻的狀態。
工程師真正會問的是:
👉 這段時間總共累積了多少電荷?
👉 這段時間總共消耗了多少能量?
積分回答的正是這個問題。
👉 歷史到現在,留下了多少影響。
一、積分的工程語言
數學表示:
∫ f(t) dt
工程語言翻譯:
👉 把每一瞬間的貢獻加起來
👉 形成一個總量
也就是:
👉 累積
積分不是在算圖形,
而是在做一件事:
👉 把時間軸上的所有影響「記帳」。
二、微分與積分是一對鏡像
微分:
👉 從累積 → 看變化率
積分:
👉 從變化率 → 回到累積
工程直覺:
👉 微分在看「現在變多快」
👉 積分在看「到現在為止發生多少」
兩者互為反操作。
三、電流積分得到電荷
q(t) = ∫ i(t) dt
工程意義:
👉 電流是流動速度
👉 電荷是累積結果
就像:
👉 水流速度 → 積分 → 水庫裡的水量
四、功率積分得到能量
E(t) = ∫ p(t) dt
工程意義:
👉 功率只是瞬間消耗率
👉 能量才是帳單上的總金額
五、速度積分得到位移
x(t) = ∫ v(t) dt
工程意義:
👉 你走多快不重要
👉 走了多久 × 多快 → 決定你走多遠
六、為什麼工程師愛用積分?
因為很多關鍵指標本質都是「總量」:
• 總能耗
• 總資料量
• 總誤差
• 總流量
• 總負載
工程不是只看某一秒,
而是看一段時間的累積後果。
七、工程版一句話總結
👉 微分看未來趨勢
👉 積分看過去結果
八、本單元你應該建立的直覺
✔ 小但久 → 會變很大
✔ 大但短 → 可能很小
✔ 積分 = 記帳
🧮 單元練習題 1(電流累積)
已知某電路電流為:
i(t) = 2t(安培),0 ≤ t ≤ 5 秒
求:5 秒內累積電荷 q。
解題思路(工程版)
q = ∫₀⁵ 2t dt
= [ t² ]₀⁵
= 25(庫倫)
工程直覺
👉 電流隨時間線性變大
👉 雖然一開始很小
👉 但時間拉長後,累積會變可觀
🧮 單元練習題 2(功率與能量)
某設備功率固定為:
p(t) = 100 W
持續運作 10 秒
求:消耗能量 E。
解題思路
E = ∫₀¹⁰ 100 dt
= 100 × 10 = 1000 J
工程直覺
👉 功率只是瞬間燒多少
👉 真正付錢的是:燒多久
✅ 本單元核心帶走一句話
工程師用積分,不是為了畫漂亮面積,
而是為了知道:
這段時間到底留下了多少後果。