歐 姆 定 律 7 }- S' K! x" |0 O& X# a) A
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簡介:
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實 驗 儀 器 數 量 ) E) u2 e: X, N; W& E: [: {
電 燈 泡 1 4 w1 u' F5 e; b9 s$ F; r- g
電 阻 器 ( 可 變 電 阻 ) 1
* `9 b1 U6 h6 t' H# H$ F I) m; s0 ?8 |電 路 接 駁 線 2
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% P4 w4 q( p; B& x U 簡 介 2 D. v" B2 s M- M
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歐 姆 發 現 了 當 電 流 (I)穿 過 了 電 阻 , 電 壓 (V)將 會 改 變 。 電 壓 和 電 流 的 關 係 可 以 從 下 列 程 式 表 達 :
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R代 表 電 阻 器 中 的 電 阻 值 。 換 句 話 來 說 , 當 電 壓 增 加 時 , 電 流 亦 相 對 增 加 。 它 們 的 比 例 常 數 正 是 電 阻 值 。" o7 U F3 p! p" b, B% v& O, V/ O
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歐 姆 的 物 質
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如 果 當 電 壓 流 過 電 阻 時 , 電 壓 和 電 流 呈 一 個 正 比 的 關 係 , 電 阻 器 就 算 是 歐 姆 的 物 質 。 當 我 門 將 電 壓 (V)和 電 流 (I)畫 成 圖 表 來 看 , 該 圖 線 的 斜 度 便 是 電 阻 值 (R)。
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7 ^4 \* f7 o( k. L6 m4 O9 {當 電 阻 器 是 歐 姆 的 物 質 , 電 阻 (R)是 一 個 常 數 。" N( c% h& _) J% u2 n) l+ C0 j7 d
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( I, k! [) w9 _& ~, M( i r( l1 g 非 歐 姆 物 質
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. _5 J q, C" O電 燈 泡 燈 絲 的 電 阻 值 會 隨 著 它 加 熱 和 冷 卻 而 改 變 。 如 果 我 們 將 電 燈 泡 放 在 高 交 流 電 頻 率 的 電 路 上 , 燈 絲 不 會 有 足 夠 的 時 間 冷 卻 ; 因 此 , 該 電 燈 泡 會 維 持 一 個 不 變 的 溫 度 , 電 阻 也 會 比 較 穩 定 。 但 是 若 電 頻 率 較 低 , 燈 絲 會 有 足 夠 的 時 間 冷 卻 , 其 電 阻 值 也 會 隨 著 溫 度 而 改 變 。2 U* `1 P, c t. j+ U
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# R3 d$ ?& d/ Q: W4 G" m/ m' D 下 載 工 作 紙
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實 驗
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歐 姆 定 律
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電 池 壽 命 * {3 E( q2 k/ L0 O' C& s
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步驟: 8 a, g( L$ k3 Y: S
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研 究 電 阻 器 中 的 電 阻 值 1. 將 「科 學 工 作 室 介 面」( Science Workshop interface ) 及 手 提 電 腦 連 接 , 然 後 將 它 們 開 動 。9 n! g" p* J [& R5 z8 m
! d0 G+ T5 o0 v' o& j) f& R2. 在 視 窗 桌 面 上 按 兩 次 「 科 學 工 作 室 英 文 」 的 按 鈕 。
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3. 根 據 圖 1 所 示 , 連 接 電 路 。 將 電 阻 箱 的 電 阻 值 調 較 至 10 歐 姆 。 .
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3 z8 J* K& U6 c- o2 P; R4. 按 下 並 設 定 " Sample V "。( 參 照 圖 2 )
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5. 在 交 流 電 波 形 儀 錶 板 上 , 選 擇 以 下 的 波 形 。 輸 入 振 幅 為 3 伏 特 , 頻 率 為 10 赫 茲 。 並 設 定 自 動 功 率 輸 出 。& v* I* p) O S }9 S9 [% T7 M. [
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' _# t8 g. w2 S* l j6. 按 下 並 設 定 " Sample 1 "。( 參 照 圖 2 )
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8 K* B t0 o/ @5 `8 Q7. 將 "Scope" 設 定 成 輸 出 。
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8. 將 Y軸 設 定 成 電 壓 (V)(每 區 為 1,000 伏 特 )。 將 X軸 設 定 成 電 流 (每 區 為 2,000 伏 特 )。 ( V/ d: F4 x$ G& `: q
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. y( m6 _) d6 ~7 R
0 Q7 V* D A9 F2 g0 M/ b將 記 錄 速 率 設 定 成 每 秒 二 百 樣 品 。
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9. 如 圖 2 所 示 , 按 下 MON(顯 示 器 ) 按 鈕 。 結 果 將 如 圖 5 般 顯 示 出 來 。
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* M+ c" [& |/ z! S r3 @
0 x6 t. P* }* |1 g) d- f) d) `10. 如 圖 2 所 示 , 按 下 REC (記 錄 ) 按 鈕 來 記 錄 結 果 。
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& ?3 o5 z0 q( H0 f/ K11. 將 Graph (圖 表) 轉 設 為 Output (輸 出), 以 分 析 資 料 。
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12. 如 圖 6 所示 , 將 Y軸 設 定 成 電 壓 (V), 將 X軸 設 定 成 電 流 (I)。; _& r; A9 R, H2 e
' T% q. G2 A, ^; V `
/ v& }7 H- `! {. r13. 按 Autoscale (自 動 比 率 ) 按 鈕 去 重 新 設 立 圖 表 大 小 。' S3 |. f4 {) C3 m; p
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14. 按 下 按 鈕 去 進 行 統 計 工 作 。7 Z) I1 [* q+ ^- O7 q
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15. 按 下 按 鈕 去 分 析 圖 表 。
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3 A2 ^1 r/ {) D8 Q
. z2 V- J5 h+ f: ]' U" m" b: A16. 運 用 以 下 指 令 , 使 圖 表 調 節 至 適 當 比 例 :
6 K. d/ `9 K* d+ r4 t->Curve Fit ->Linear Fit & B. G+ \/ K: ?: d. e2 U5 H8 j W
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分析: 4 e! L3 z }9 J9 ^
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圖 9 所 顯 示 的 直 線 可 以 用 y = a1 + a2x 來 代 表 。 a1 及 a2 都 是 常 數 。, y) m0 |( G5 @; G' u1 }
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1. 該 直 線 的 斜 度 代 表 什 麼?/ r/ q! g: e6 F6 j4 P7 |5 S
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2. 該 直 線 的 斜 度 是 常 數 嗎?
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3. 重 覆 以 上 實 驗 , 但 這 一 次 我 們 將 設 定 (圖 4 )改 變 。 頻 率 改 變 為 0.1赫 茲 。 這 一 次 實 驗 中 , 圖 表 的 斜 率 是 常 數 嗎?' w" z6 b# D( |2 O1 y- L" M4 O
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% x6 E" ]1 H) T4 z4. 斜 度 的 物 理 解 釋 代 表 什 麼?+ Q1 V. _6 b3 e
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5. 該 斜 度 是 不 是 如 電 阻 器 所 設 定 的 十 歐 姆?
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附加:
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我 們 用 電 燈 泡 取 代 電 阻 器 , 重 覆 實 驗 一 次 。 狀 態 如 以 下 改 變 : 頻 率 0.1赫 茲 , 記 錄 速 率 每 秒 五 十 樣 品 。 按 MON按 鈕 去 測 試 能 否 得 到 正 確 結 果 。 這 次 實 驗 需 要 等 待 約 三 十 秒 。
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如 果 我 們 按 下 MON 按 鈕 , 電 燈 泡 會 有 什 麼 改 變?
' Y* J+ ^& z4 r* t$ s1 J9 J圖 表 的 斜 度 是 直 線 嗎 ? 如 果 不 是 , 請 描 述 斜 度 的 改 變 。 / V5 k) r0 @0 J j6 C$ K9 @4 g
圖 表 的 斜 度 和 電 燈 泡 的 光 度 有 什 麼 關 係?
7 i# g. k7 L; g" r( o% j4 E; ]由 此 可 見 , 電 燈 泡 的 電 阻 值 如 何 受 它 的 溫 度 影 響?
7 v5 ^: }6 a* o" @0 @! t0 D3 ?8 b如 果 我 們 將 頻 率 由 0.1赫 茲 增 加 至 10赫 茲, 斜 度 會 有 什 麼 改 變? 2 ^$ M$ o) S: B* R9 d1 c
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鳴謝
! o% A8 f% c3 l/ A2 _, E迦 密 柏 雨 中 學 協 助 拍 攝 ,
p) }& {$ Q% |/ N% E6 D2 R7 i( I謹 此 致 謝 。 g1 o Q5 \, m! q: V$ b
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& ?" H/ Z' S1 _5 J Q 觀看56K版本 觀看寬頻版本 & h" p! P9 G" m/ Z) {0 W2 @
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! ?( x" `$ ~* U5 E4 {, W' d8 ~
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