歐 姆 定 律
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# U3 g: K3 |, N簡介:
" E' ?# Z6 o; A, I6 i5 E7 C n
0 T4 u% a2 Z, u+ B9 C6 C 實 驗 儀 器 數 量 $ U8 N' y" \( K7 j5 B) I
電 燈 泡 1
/ x& u! a+ h5 K' ]0 K電 阻 器 ( 可 變 電 阻 ) 1 : _( u# u- w* Z5 x" r
電 路 接 駁 線 2
9 J# C8 f0 f# N1 O- b# K7 W4 S* \( g: j
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" ^) m5 o% V) Q4 M* e( \$ X 簡 介
L7 \+ j3 i0 k' E0 l
1 x* ]% s9 W; }; m, c6 n
1 S6 w) A* Q. k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 :
1 l7 {' C9 ^3 h. t6 V; K( x4 m4 c
* s# E0 v1 n) j2 r2 sR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 。
3 K: r [1 m2 H, ]* I0 J# d; ~7 p$ `; u; e3 I2 t9 y# J j
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3 S9 z( C3 t. L' e9 m. e8 Y 歐 姆 的 物 質
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8 @4 J2 P& F' O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 。
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非 歐 姆 物 質
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& Y2 W7 p: n! ]: M. d3 @. Y* ?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 。4 J* }5 l+ d v& r; ?5 i3 q# d
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3 W6 y$ O7 h9 S/ _5 P$ ]6 H B' x 下 載 工 作 紙
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6 F2 m' a) G, | {! H 實 驗
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歐 姆 定 律 ]; v8 ]- G7 o3 B! C1 a7 Y
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電 池 壽 命
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步驟:
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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 。+ {8 }4 V0 C% o' D- y' m
8 J3 f$ c4 j3 P2. 在 視 窗 桌 面 上 按 兩 次 「 科 學 工 作 室 英 文 」 的 按 鈕 。0 W& A5 h! |( K: _; \9 b# E
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8 ` q4 s! i, M2 n3. 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 )
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, `* M& A/ [' X7 E1 ]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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. g/ |. u; |/ q1 ~& k* X+ a1 ]1 |' J
; [0 @ ]0 P. {' q4 _) U6. 按 下 並 設 定 " Sample 1 "。( 參 照 圖 2 )
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7. 將 "Scope" 設 定 成 輸 出 。
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6 B) m8 K1 R3 m7 r8. 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 )。 4 H# m4 v( {( g, s2 e" L0 V% S
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# ]3 w' z2 B3 E7 Z5 |- i3 P, X1 c
& y4 E# g: H6 G7 m/ z. m! H將 記 錄 速 率 設 定 成 每 秒 二 百 樣 品 。
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; _1 ^; k$ K& C, `
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 。: ^7 Z& ]) c8 Q ~
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5 n0 z. O) d8 F5 `, b! T
10. 如 圖 2 所 示 , 按 下 REC (記 錄 ) 按 鈕 來 記 錄 結 果 。
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5 q0 @, b. i( a. y
% m2 R y3 y% D; D0 f j# @% {11. 將 Graph (圖 表) 轉 設 為 Output (輸 出), 以 分 析 資 料 。5 B; l4 \' i4 ]! S: O
5 B) S" G0 X" }4 X$ A: P0 s
12. 如 圖 6 所示 , 將 Y軸 設 定 成 電 壓 (V), 將 X軸 設 定 成 電 流 (I)。& S1 ?& J5 K+ [/ ~/ x5 b* Y% ]9 L
; R6 p: B- C$ S7 R& r$ J% w; y
9 u$ ]) q1 c( A' N13. 按 Autoscale (自 動 比 率 ) 按 鈕 去 重 新 設 立 圖 表 大 小 。: ]5 [$ Q1 q) R2 Z0 { C. `
5 C0 K+ v8 M7 K+ b) c$ }, ^
9 C# w) F9 ?: r. d G9 L2 `& y14. 按 下 按 鈕 去 進 行 統 計 工 作 。
5 r# ^; g* e3 w) \/ F M i2 s
" U" A$ n: D6 ~, Z 9 F$ _' d, \+ e! i* x. I
15. 按 下 按 鈕 去 分 析 圖 表 。- ` w5 d) i% i+ q, x. T
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16. 運 用 以 下 指 令 , 使 圖 表 調 節 至 適 當 比 例 :
) ~1 X( R1 O2 P8 y0 C8 W& i->Curve Fit ->Linear Fit ) y \2 C' t: r) |1 M" G5 U" y
4 B! H* M7 [3 m2 Z7 g& f& S3 L
5 o: C8 k+ W' u% ]3 ~--------------------------------------------------------------------------------- M! ~% s& D1 ^2 _) K5 A* E
5 [* y) {6 P- a4 J8 Z1 D) ]
分析:
+ u" Z, g) f! q' F4 d, I% g7 Q8 t: V N
圖 9 所 顯 示 的 直 線 可 以 用 y = a1 + a2x 來 代 表 。 a1 及 a2 都 是 常 數 。2 \8 c$ n: R' g0 f# N" C$ r/ x+ R
: X b! e, ?: F# X$ I
* r. Z8 Z* @4 i8 B. ~1. 該 直 線 的 斜 度 代 表 什 麼?
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, j+ M, v; X" j L1 x2 Z
2. 該 直 線 的 斜 度 是 常 數 嗎?% I& K& s+ i, t" M) V+ s6 I- P
, c0 K- W$ V. K6 b + e1 b b5 o# ]8 r3 y
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?0 _. O- y( i1 k! U n
) T1 K5 w( Z- O- u
7 p4 b( T7 v6 g* D# {4. 斜 度 的 物 理 解 釋 代 表 什 麼?. K1 g& W* }" g6 [& e, j9 q
" Z/ m" ]# w, S0 K, ?3 ^6 S3 R6 ~ & d8 A: n0 x G0 m5 U
5. 該 斜 度 是 不 是 如 電 阻 器 所 設 定 的 十 歐 姆? 4 ~. A2 ^# i- d% l' h- a# Q4 B
0 t0 j. h" h! C/ s/ g0 v5 t. t4 l# M4 w }$ H1 _+ t) l( C
4 a1 Y3 w6 E; J& o8 `* J3 W
; Z5 L1 x/ d9 T- j+ e. k& ^; \* \1 F: [# G. N
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附加:
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6 t9 h1 \( i$ H9 u8 O9 e
我 們 用 電 燈 泡 取 代 電 阻 器 , 重 覆 實 驗 一 次 。 狀 態 如 以 下 改 變 : 頻 率 0.1赫 茲 , 記 錄 速 率 每 秒 五 十 樣 品 。 按 MON按 鈕 去 測 試 能 否 得 到 正 確 結 果 。 這 次 實 驗 需 要 等 待 約 三 十 秒 。 ; E: [- W0 _9 X1 x! f
: B1 g1 x: B8 v" s8 e$ S 如 果 我 們 按 下 MON 按 鈕 , 電 燈 泡 會 有 什 麼 改 變? 8 A/ C4 ^& ?+ G3 _- n2 f+ u. u
圖 表 的 斜 度 是 直 線 嗎 ? 如 果 不 是 , 請 描 述 斜 度 的 改 變 。 " l+ `. |3 R' a
圖 表 的 斜 度 和 電 燈 泡 的 光 度 有 什 麼 關 係?
* P- B2 S8 u' ^4 z由 此 可 見 , 電 燈 泡 的 電 阻 值 如 何 受 它 的 溫 度 影 響? 4 R. A1 X2 i9 c9 p* `
如 果 我 們 將 頻 率 由 0.1赫 茲 增 加 至 10赫 茲, 斜 度 會 有 什 麼 改 變?
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3 |9 \) |9 R; i8 u$ m/ m影片下載:
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, K5 T. y6 R \% d, c
( c i' \+ Q# ^- L$ v' S# Q鳴謝
: j8 z: u( }7 b迦 密 柏 雨 中 學 協 助 拍 攝 ,
% [- w7 b! R( W3 N謹 此 致 謝 。 4 \$ h5 M4 J( \* d" l4 E
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