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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。

# ]* c+ [* \: j8 z

  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)

8 {+ ^+ U/ P1 P: v- ~% v! z) {

  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。

; ?8 V v. e. |$ V5 A- z# B

  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

; F9 [2 ]9 |7 X

  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? 4 j$ i' Q- D( }+ X, W# A " E' N- r; W9 P3 l$ H' l4 J/ ?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 y+ |* L# ^5 X+ j 如果把電池電量變小,且把電阻拿掉,發光二極體會燒掉嗎?' ^' @; @2 `3 n: C0 |! e 10/5 謝忠成
8 y+ I/ A; }& `) ~$ l, q9 T4 e: [* a/ {+ \0 U2 N) } 會不會燒掉,要看情況 4 h5 s7 h0 [# s T ! l5 Y$ f2 V' v# t) z, D9 P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 ! Y1 V/ V9 s& U& V# k7 Y; n/ Z一般亮度的LED最大工作電流約在30mA(0.03A),依照歐姆定律:3 k$ s( }, Z: [+ _3 T 4 K5 c6 S% ?5 E   V=I*R0 M5 [' v* s' l+ @7 J => R=V/I - Q+ b1 }$ X! l1 O/ P   R=2.5/0.03=83.3Ω(必要的限流電阻值)& `. H9 \1 n3 c+ H' ] 5 n" r! s( }4 V, D8 r& [: X7 y2 @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% p$ e+ d. |8 K' B2 w, Y5 t 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7 g* {( H Z3 ]" e ! H6 u: W/ n& b6 x1 D: ^# z    V=I*R , @" M* G+ @( C    =0.03*1& u( |! u" K' q4 U) I* y     =0.03(V)& B, E3 P4 w$ V: p , N n, s& c/ D4 R! ]2 x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0 y, H m$ W J4 U7 M9 p ^ 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" y- o: _8 r# Q- C ( x- p. x, c$ n( d# D 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! _7 c2 A: b$ p1 f& G0 p8 ] [0 B . d5 S! Y$ ?4 u$ I( Z. ^/ f; y謝謝老師!8 V7 B: {3 H F/ a) F7 T3 U. K + q, V% r1 X* K0 G7 o% K- _10/5 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。] 5 i; {" P. E# l! Y- \% J H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? . `& U0 K, T/ Z' F8 ?% ?9 F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 $ w! u) L9 @# M) H' C- m老師你之前說:[若電流太大,電阻也無法抵擋電流的經過。] 7 B7 O8 U0 m* f1 Q% T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?% _ a v% x+ \" o( q 還是一定要裝多一點的電阻,才能減少較大電流的經過? ...
i( g' U$ Y* y# t . ^( ` R1 Y# o/ M: m+ l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. F# [, k& l( L6 P( `5 d$ F# Z/ ] 3 j. g% ]4 \4 a9 _+ p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。 8 M& k0 [+ i' o5 ~& p0 m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 9 g) Y% l* r g4 v電阻,最大電流也只有4.5v/80Ω=0.0125A=12.5mA,所 - h! I2 `8 ?# y- F5 E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。6 u D" \# G! ]! X) M- \. t ; K4 R* d* w6 J- c2 O) R; {' ` 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 ! H) c3 s& F" q1 D e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 5 i, n9 J/ o7 V5 d% P: b+ s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, g3 v& \' S* j9 o 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 + ?& n& |" e7 l" d( L$ ?可不可以請你在上傳辨認電阻記號的方法# N/ e; J) a3 K' K ; g$ d4 X3 ^! g6 \' d佑平
# e+ [. z* h$ U4 M 6 T- t, P' M P/ h不是這個嗎?
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