歐 姆 定 律 & _0 R6 u* r9 k% B3 d7 s
# G) J2 I# c( l簡介:# H# q0 J }# Y: g- F- Y* B
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$ G$ C" H; M/ L n 實 驗 儀 器 數 量
- h+ h7 b( o, k6 D電 燈 泡 1
+ `* n& p; q/ r+ V$ H% x電 阻 器 ( 可 變 電 阻 ) 1 ! v- c9 z$ q, d2 i% C8 R1 s3 c
電 路 接 駁 線 2 + r$ X0 [# u% \) `
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) U5 N: g- S2 f2 Z3 j }* p0 ~ 簡 介
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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 : ( `8 I- |, d1 L: } N
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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 。
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( e3 Z# J7 _" D& v1 z: R$ s 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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當 電 阻 器 是 歐 姆 的 物 質 , 電 阻 (R)是 一 個 常 數 。. r. j y# s1 k! b
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非 歐 姆 物 質
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4 N1 n! P; m6 [$ Z' `, B; U2 B1 y+ T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 。" a- o1 u' y y L+ K5 r
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下 載 工 作 紙+ ?- ^- }9 u! e# j' f) ^
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實 驗 ' T- l! {& }4 n" T" Z( [
1 ? G b; B5 B. z# p( V/ { 歐 姆 定 律
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( ^2 }1 J' f2 D; y 電 池 壽 命
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+ ?1 C$ @( g! S步驟: ) D* x6 A0 A' R/ @5 t) D% l% ^
3 h+ K! K! p8 {2 \6 [" v7 m6 s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 。
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7 q9 m2 n" Y- ~) @2. 在 視 窗 桌 面 上 按 兩 次 「 科 學 工 作 室 英 文 」 的 按 鈕 。( m& |4 O/ ]* _6 m. \- A
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8 L6 }2 M! Q+ Q* X3. 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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4. 按 下 並 設 定 " Sample V "。( 參 照 圖 2 )' F. a/ D: R3 c: T1 p. v: Y9 A* x
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E3 B% f1 [: r2 L) Z y# l0 q0 R$ ]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 。
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8 h0 _ M7 n2 d1 }: d, i9 L6. 按 下 並 設 定 " Sample 1 "。( 參 照 圖 2 )
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6 z0 R8 ?) q+ S' x1 p/ M7. 將 "Scope" 設 定 成 輸 出 。7 ^/ `/ @; e7 _4 E. c
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. i. R, h8 { h# E8. 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 )。
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r. ]- J7 s1 V7 v2 s/ G: `將 記 錄 速 率 設 定 成 每 秒 二 百 樣 品 。
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4 w! G. Y1 T3 R/ D$ z W( x& S( S9. 如 圖 2 所 示 , 按 下 MON(顯 示 器 ) 按 鈕 。 結 果 將 如 圖 5 般 顯 示 出 來 。! I3 h3 M; |6 c8 `% n, U& ]
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3 z1 n: b" \1 c. f10. 如 圖 2 所 示 , 按 下 REC (記 錄 ) 按 鈕 來 記 錄 結 果 。
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8 z! s; w f5 e; ~' C! `; ?11. 將 Graph (圖 表) 轉 設 為 Output (輸 出), 以 分 析 資 料 。
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% a! ~ T+ a _12. 如 圖 6 所示 , 將 Y軸 設 定 成 電 壓 (V), 將 X軸 設 定 成 電 流 (I)。
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13. 按 Autoscale (自 動 比 率 ) 按 鈕 去 重 新 設 立 圖 表 大 小 。
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14. 按 下 按 鈕 去 進 行 統 計 工 作 。! t: b0 V- S# m+ G
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15. 按 下 按 鈕 去 分 析 圖 表 。; ~" @9 N$ f ]* U0 G2 o% h- C
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3 t: x4 N. p6 R8 @6 f16. 運 用 以 下 指 令 , 使 圖 表 調 節 至 適 當 比 例 :& n, e, O. ~- U" D
->Curve Fit ->Linear Fit
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F( b" |/ B0 {! [9 @7 I--------------------------------------------------------------------------------
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' }/ X5 l) a2 _' g, t$ a! j分析:
7 N: K9 ?: I* y( D3 s: [- b* D
圖 9 所 顯 示 的 直 線 可 以 用 y = a1 + a2x 來 代 表 。 a1 及 a2 都 是 常 數 。
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+ n/ [# Y, t. t; h1. 該 直 線 的 斜 度 代 表 什 麼?. d* W* p9 F% u. g+ V! a/ R0 S
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! D& L [' X5 `+ h2. 該 直 線 的 斜 度 是 常 數 嗎?
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; z1 ^% f+ p" \2 U2 R3. 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?9 L0 I; ~) U+ L% H$ \: B3 c: W$ ]
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# K; Z4 c9 b* ?& E: g* t3 N* z4. 斜 度 的 物 理 解 釋 代 表 什 麼?4 F- z% ?( E- _- H7 s) @
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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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; Y8 }( b/ ~, V9 c9 n附加:+ L8 L9 q$ ?/ I6 c3 P
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3 X' D0 `$ F* n& H" c* I4 k2 h 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 。 1 w, J6 t4 `, K2 ]1 r4 O. p% |& l
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如 果 我 們 按 下 MON 按 鈕 , 電 燈 泡 會 有 什 麼 改 變? ) k$ N1 R6 s) o% @+ c8 u1 }; y" o1 F
圖 表 的 斜 度 是 直 線 嗎 ? 如 果 不 是 , 請 描 述 斜 度 的 改 變 。
- ~. o) D' H3 R; W& a3 i圖 表 的 斜 度 和 電 燈 泡 的 光 度 有 什 麼 關 係? , f4 C' G! C/ \
由 此 可 見 , 電 燈 泡 的 電 阻 值 如 何 受 它 的 溫 度 影 響? & D+ G/ \) [* b% p2 O
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? & @5 N, I- T: H3 N# w5 g
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鳴謝0 U: ]% E- j: R/ b/ b
迦 密 柏 雨 中 學 協 助 拍 攝 ,
. H8 w K2 ]0 h. ?4 y$ c謹 此 致 謝 。
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