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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。

4 Y& k- }1 J' {" Y9 `

  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。

' z. E3 |6 E$ G5 r

  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

* h a# T0 o9 C+ ]( S( |

  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? - Q. s1 Y( _; S9 \: |+ p" z% y# ^. K& s* | 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 4 J. w2 Q/ w O: k0 ~如果把電池電量變小,且把電阻拿掉,發光二極體會燒掉嗎? ) |' x n6 s2 Q j5 k+ c3 g10/5 謝忠成
3 Q4 e& H6 D$ y c# h% O 3 J4 I) ~0 L& f6 u. ]會不會燒掉,要看情況 0 B& v2 c3 L; }* D% b& R8 s* g( A4 F" k5 v 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; U6 x& J$ |8 e 一般亮度的LED最大工作電流約在30mA(0.03A),依照歐姆定律:6 J0 H7 W+ x3 Y* s y: A# U ' l0 E, X5 G a# o3 r8 m0 _   V=I*R* u# z" V) g5 O8 f3 U; K2 u) f => R=V/I 8 D6 G& K5 M1 n2 V: n   R=2.5/0.03=83.3Ω(必要的限流電阻值)1 U3 ?/ D+ i9 O+ d# l* w" F0 U# ^ ( U4 B: x: I' B6 K2 t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8 O6 G. d/ |3 w4 r3 |( U8 I: q 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5 i6 |' a5 Q; m4 x M J8 l M, L7 |1 a( W, n/ d   V=I*R% i8 I4 g \" i$ I9 P     =0.03*12 g, E% f) N# {8 g+ A8 v, U     =0.03(V)/ u1 C e- S$ \7 s, i$ c ?% v0 h1 H: m D* @/ P @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3 N. K1 n/ b5 ]6 e6 O 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4 [7 ]9 J0 h- L$ ^ 4 J; R) F, Q$ C$ { 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!" f: D5 \5 r( C- @2 L4 P6 ?% X 9 G% L; j/ J4 F( q# ? `* @" C 謝謝老師!! h9 Q8 [* z+ }. M3 y: c# f - C( X& W+ _/ A10/5 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。]. Q) O# n; o9 c5 V4 l: D 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? - s7 w: ^" g9 F& A( b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 . q0 s5 x7 l- [* I+ C 老師你之前說:[若電流太大,電阻也無法抵擋電流的經過。]* i! y3 p2 G% h0 T( Y# ? 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?4 L5 V; t& g0 R! F% m9 M5 P5 e 還是一定要裝多一點的電阻,才能減少較大電流的經過? ...
$ o7 f" {. V# I5 R# f 7 O6 C5 t! Q g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+ L4 v1 H r( ~, f h e; c% p z! z9 g* h; g: G1 O7 ]3 |0 f+ [ 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。 / U. u) {! m( A: e# s: f% t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" T5 @& b H L ]0 h1 V 電阻,最大電流也只有4.5v/80Ω=0.0125A=12.5mA,所9 d5 Y% T$ w3 q4 Q6 @6 }. R8 N 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。! }, G% y: Q8 A; R# e# M ' u8 m* J6 s' g4 t6 ^! w: r4 D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 9 O" _) [5 G8 Z0 h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2 y: W9 e, \) } 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,, h) g: X: Z/ h 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 # }: F: \2 y5 i! O$ z) E 可不可以請你在上傳辨認電阻記號的方法 % z- |4 }: j1 }. J4 `) a& u8 T- S/ m$ B4 L4 ^. ` 佑平
$ a) i1 O; K# m7 Z8 ]+ n ) \8 {, ?- e& y, o不是這個嗎?
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