歐 姆 定 律 ! P. p2 D; P, N" e& [% S- ^
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簡介:
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實 驗 儀 器 數 量
4 |& ~) e# ?; {1 @4 A電 燈 泡 1 8 I* k; D: Y0 l. K& f
電 阻 器 ( 可 變 電 阻 ) 1 9 @. _3 a @2 H1 E# x$ L0 T
電 路 接 駁 線 2 4 y D3 n) r( b* C5 t+ z
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簡 介 3 X: i# t0 R2 k* @( Q3 J
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" p! d+ }) q6 I9 H* V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 。0 s4 K' s& |3 X
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歐 姆 的 物 質
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5 C9 D- ] n$ u# P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)。 , _( h1 @9 W8 D1 W3 Q9 d( J
- m9 W2 U3 J5 _當 電 阻 器 是 歐 姆 的 物 質 , 電 阻 (R)是 一 個 常 數 。0 t: S! d$ [' v
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非 歐 姆 物 質
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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 。# U. i4 e- ?$ | m
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下 載 工 作 紙: ^7 P5 e8 g, t
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實 驗 - F7 a9 _5 ^0 e F- G0 Q
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歐 姆 定 律
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電 池 壽 命
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9 ]3 |1 I8 b h( z/ Y7 \. K _6 ]步驟: $ O$ H' c9 C. `+ p P" M
3 [6 l) f. m7 H! c6 o5 }+ g0 t% G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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2. 在 視 窗 桌 面 上 按 兩 次 「 科 學 工 作 室 英 文 」 的 按 鈕 。
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. W3 o# W0 p- g9 _* [7 o3. 根 據 圖 1 所 示 , 連 接 電 路 。 將 電 阻 箱 的 電 阻 值 調 較 至 10 歐 姆 。 .7 d! l+ d, X( d l, k
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4. 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 。8 w* l* K6 Y7 T! a1 y* K' w- J" x
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1 q9 `; f* N$ s, X- x6. 按 下 並 設 定 " Sample 1 "。( 參 照 圖 2 )
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7. 將 "Scope" 設 定 成 輸 出 。% V: B% W+ W# ] ~ u, A+ v
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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 )。 , |1 f0 r# E$ `7 t5 N$ a
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: N7 S% t6 a: t) @將 記 錄 速 率 設 定 成 每 秒 二 百 樣 品 。% R9 m# W( P8 q2 M4 X
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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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10. 如 圖 2 所 示 , 按 下 REC (記 錄 ) 按 鈕 來 記 錄 結 果 。$ Y1 \) D" j( z' O
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11. 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)。& ~# y% f! `' C# F# K! y7 ^+ i. ~% e
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( b1 r5 j! N8 `2 [) y13. 按 Autoscale (自 動 比 率 ) 按 鈕 去 重 新 設 立 圖 表 大 小 。) Y& B- c( q1 u: x; f
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8 ?" f4 g9 Q" w14. 按 下 按 鈕 去 進 行 統 計 工 作 。
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15. 按 下 按 鈕 去 分 析 圖 表 。- o" V( q4 ]2 t! Y: l
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+ W. V2 `; M. N; q0 k2 Z+ H4 K. U% e! G16. 運 用 以 下 指 令 , 使 圖 表 調 節 至 適 當 比 例 :
5 n& D8 v3 N# ], |6 @3 D% j, h& A->Curve Fit ->Linear Fit ' [: [$ K' N; f
+ q1 ^9 M0 d% m* k0 V+ U2 ]/ X! {; Y
. I0 ]7 z, d: Y4 [% O {--------------------------------------------------------------------------------
% h7 `: ^1 r% h7 o+ r2 _" n3 U2 T6 y+ `/ G/ t2 Z. T
分析:
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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 。
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1 M/ _' i+ l" m' X$ F- C
1. 該 直 線 的 斜 度 代 表 什 麼?# b( g& ]' y+ ]. z* W( f4 `( X
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2. 該 直 線 的 斜 度 是 常 數 嗎?$ f- b! {+ I/ z [* J v
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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?
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0 w0 A. `) P& H# A: K% d! D; j4. 斜 度 的 物 理 解 釋 代 表 什 麼?
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+ P% d( h% a, C5 I; C# ^1 }" k5. 該 斜 度 是 不 是 如 電 阻 器 所 設 定 的 十 歐 姆?
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附加:! f2 W* |) A. `. ~# d4 w
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/ t2 d) n6 \& J2 | 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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) ?9 }8 q0 B, G7 P 如 果 我 們 按 下 MON 按 鈕 , 電 燈 泡 會 有 什 麼 改 變? 6 C. V$ ?5 M. T1 y0 ]/ s
圖 表 的 斜 度 是 直 線 嗎 ? 如 果 不 是 , 請 描 述 斜 度 的 改 變 。
7 N! y5 a0 C, Q圖 表 的 斜 度 和 電 燈 泡 的 光 度 有 什 麼 關 係? * A, n7 A n6 u2 a/ v7 H
由 此 可 見 , 電 燈 泡 的 電 阻 值 如 何 受 它 的 溫 度 影 響?
9 G9 e4 V8 P, `; X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? ; b: z( P$ }( R
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* n8 C) z; _* d% Q9 j' U3 y7 X* O t: ^" E8 N' n: J. q
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6 {, Q8 B% e$ j2 m% e8 W3 ~鳴謝/ ^9 v# ?0 D% b* c! M5 V% T
迦 密 柏 雨 中 學 協 助 拍 攝 ,
! ~8 W" O) ]: Z謹 此 致 謝 。
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