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基本電路實驗

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magiccar 發表於 2008-10-4 18:19 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

  由於科學魔法車有很棒的教學內容,所以到第二堂課還是有同學來報名(老王賣瓜~自賣自誇 )。還好周老師有網站,可以在課後跟同學一起討論,所以不怕有跟不上進度的問題。

' x8 c/ x. G1 D+ x

  上個星期,我們已經了解魔法車的架構,知道魔法車是由兩顆直流馬達,分別控制左、右兩個後輪來讓魔法車達成前進、後退、左旋轉、右旋轉。也知道如何利用電子麵包板,協助我們做電路的實驗。

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  我們稍微來複習一下,當左、右輪同時正轉或逆轉時,魔法車的動作就是前進或後退,比較容易混淆的地方,就是左右旋轉了。當左輪正轉,右輪逆轉時;魔法車會向右旋轉。反過來說,當左輪逆轉,邊輪正轉時;魔法車會向左旋轉。(補充資料)

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  這個星期,我們開始要運用電子零件來控制魔法車。既然要用電子零件來控制魔法車,就必須先來認識這些電子零件。 首先上場的是發光二極體(LED),發光二極體在我們的日常生活中,應用的非常廣泛,例如:紅綠燈、戶外大型看板、電器的電源指示燈、新型的燈泡...(我發現同學都能舉出這些例子,表現得非常棒!)。由於它具有省電的特色,所以需要的電流不用太大。如果我們直接用 4.5 伏特(三顆電池串聯:科學魔法車電子電用的電源)接上去,過大的電流可能會讓發光二極體燒毀,所以我們必須在電路上再串聯一個電子零件來降低電流,這個東西就是”電阻”,根據歐姆定律,當電阻加大的時候,電流就會減少。我們運用這個原理,讓發光二極體可以安全的工作。

6 E3 p. w1 f* ~$ _7 f

  在實驗中,同學會發現每個人發光二極體的亮度都不太一樣,觀察的結果讓他們知道是因為選擇的電阻不同,讓流過發光二極體的電流也不一樣,正好符合歐姆定律的結果。透過下面這幾張圖,可以讓同學在家自己來練習,如果有疑問隨時可以在網路上提出來。 
p10.jpg magic_11.jpg PA030010.JPG

7 l' [ q! N& U! u

  我們藉由這個實驗,讓同學了解基本電路的運作,是必須要形成迴路。而且還知道運用不同的電阻,去控制電流的大小。這樣的進度讓老師覺得十分滿意。

謝忠成 發表於 2008-10-5 11:26 | 顯示全部樓層

問題~

如果把電池電量變小,且把電阻拿掉,發光二極體會燒掉嗎? ! R9 _2 S) T* d, S- o' e+ D6 F4 O: k( q( G( _: b/ G" L ]) o3 E1 K 10/5 謝忠成
 樓主| magiccar 發表於 2008-10-5 12:41 | 顯示全部樓層
原帖由 謝忠成 於 2008-10-5 11:26 發表 , P5 J. v! b$ J) z 如果把電池電量變小,且把電阻拿掉,發光二極體會燒掉嗎? " z% e) a6 s" G+ ~10/5 謝忠成
0 E2 }) o. |' J7 x2 T1 |! s' I2 C ) u: B# g+ q# H& l2 {( \會不會燒掉,要看情況 0 O5 @) ^8 t8 f$ F9 l ; ~' R0 G7 t V, A8 c, p3 a因為發光二極體本身會用掉1.8-2.4v(平均2.0v)的電壓,所以總電壓4.5伏特,扣除發光二極體本身用掉的電壓2v,則讓整個電路的淨電源剩下2.5伏特。而 # p% E- Z8 X8 g; x一般亮度的LED最大工作電流約在30mA(0.03A),依照歐姆定律: 9 p4 L3 v) l6 P9 x! S , ?1 b% E7 I& u   V=I*R3 _4 H4 b* p, d0 y" s* R& t => R=V/I) ?- J6 K' W1 v4 }2 H" m$ E    R=2.5/0.03=83.3Ω(必要的限流電阻值) 3 Q- g' f" n! Z, J4 Y1 J+ C. |. h0 M 之前有提過:在自然的狀態下,所有的材料都會有電阻。如果整個電路的電阻(如電線的內阻),其電阻值小於上面所算出的電阻值,則表示電流會大; C% |; O f3 v9 l$ \ 於0.03A,那發光二極體就有可能燒毀,所以說直接接上LED會燒掉就是這個原因。但我們知道,一般電線的內阻不可能那麼高,假設還有1Ω,則; k7 |( G1 c3 ` & ]; q/ c/ j8 ]8 L! z& [   V=I*R ' ]/ C- X$ h- H4 D    =0.03*10 u5 y% l: n7 b7 J" J# |- @     =0.03(V) ) g3 L% x& ~) e* n3 p" n: D( J; ~$ G( G5 L0 G" l 則我們把總電源減去二極體本身用掉的電壓2V,要小於0.03V,就可以讓LED不會燒毀。也就是說:電源不能大於2.03V。這就不太容易 , V/ r8 ]% q8 S* v$ M控制,所以我們才用電阻來控制電流,而不去調整電壓,這樣應該就容易瞭解了。
蘇庭葦 發表於 2008-10-5 12:41 | 顯示全部樓層
回答上題5 ~/ \) q8 j; V% {) A, a7 a ! U8 e+ b3 v0 @- K% \答案是不會。
謝忠成 發表於 2008-10-5 18:29 | 顯示全部樓層

謝謝老師~~

我終於懂了! + n7 i/ M4 ?8 D $ A: Z5 ^0 u6 U7 B6 G謝謝老師! ! R0 p+ l+ k4 ^8 \; D g! p# b- N, M+ U0 I7 f, L10/5 謝忠成
黃佑平 發表於 2008-10-6 20:51 | 顯示全部樓層

老師~老師~

老師你之前說:[若電流太大,電阻也無法抵擋電流的經過。] P: `0 a6 `! |) v U6 }$ ` 那如果把麵包版裡面改成電流較大的材質,再加上電阻後,LED照樣可以裝上去嗎?* C% @2 t% R$ v" @# p6 c 還是一定要裝多一點的電阻,才能減少較大電流的經過?
 樓主| magiccar 發表於 2008-10-7 00:18 | 顯示全部樓層
原帖由 黃佑平 於 2008-10-6 20:51 發表 7 v+ [8 ~- z1 _: K( k老師你之前說:[若電流太大,電阻也無法抵擋電流的經過。]' E9 B0 `% @; f8 G9 L, X' f 那如果把麵包版裡面改成電流較大的材質,再加上電阻後,LED照樣可以裝上去嗎?& q' J) |3 d, T* K) _ 還是一定要裝多一點的電阻,才能減少較大電流的經過? ...
9 z+ z2 t& f" `& H/ Q- z3 v! Q ; @1 @6 c) e9 O) z 老師是說:即使是絕緣體,也沒有辦法阻止太高的電位差(電壓)<-再看一次吧 / {6 w4 ?! p: p9 B$ L: S. j ( L' ?6 y3 j9 j& r7 j, ~, b7 Y同學一定要熟悉歐姆定律,因為在電學之中,都是由數據來驗證會比較容易理解。 @4 h( S3 e4 g2 r& b4 J6 d因為我們使用的電壓固定在4.5v,使用的電阻最小也有80Ω,所以只要配合 + z' `9 ?/ R8 W: k# k+ {4 N, y電阻,最大電流也只有4.5v/80Ω=0.0125A=12.5mA,所5 S! A K$ Y+ ` 以你要在麵包板裡面改什麼?應該是不用,因為電源只有4.5v而已。5 }' U( ~. o# c7 C8 Y& G( L k/ G0 D# f0 b2 @$ }麵包板不是電路元件,它只是用來替代導線,及輔助元件的聯結,最好是零電0 G* b. }( a2 t" O. O: ^% c 阻值,這樣我們設計的電路,在上面做實驗才不會有太大的誤差出現,你不用 & s8 ^2 P; d' D. ]& p/ T+ y再去煩惱電流過大的問題,依照老師告訴你們使用這些零件所要注意的地方,7 L( Q! |" q+ |& k( B 很快的,你就能發揮你的想像力,來控制科學魔法車的各種動作囉
 樓主| magiccar 發表於 2008-10-6 23:30 | 顯示全部樓層
原帖由 黃佑平 於 2008-10-6 20:53 發表 ! _$ t( p! g* i' ]$ b, R$ g+ v可不可以請你在上傳辨認電阻記號的方法 5 ^9 r! S9 F+ X) v: \; i- b $ a8 R* E+ P1 P& g [& F: C4 e佑平
6 I3 n* p0 ^) Y$ l. W8 w1 n9 q# S* a9 |% r& b 不是這個嗎?
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