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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。

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  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。

' K0 Z, R0 `2 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

7 Y. }$ Z% F. 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? ! c# K1 @" o0 v0 d( S 8 o, k0 R9 n) i! }% F! j10/5 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 7 j5 R/ K6 ?9 f8 J# o: v& n& t5 {! U如果把電池電量變小,且把電阻拿掉,發光二極體會燒掉嗎?; d) F! u* {3 x* @8 @ 10/5 謝忠成
+ o W$ K0 }. ^; |( Y! ] 8 g4 K: q6 N8 l9 T% ~會不會燒掉,要看情況8 e# y) E3 P" | * E N; [/ n+ H! U4 ~% u$ g' l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; [& S/ _ C: O1 F" S* V 一般亮度的LED最大工作電流約在30mA(0.03A),依照歐姆定律:- y7 Y" b& y6 {1 M9 ? $ V7 p3 n- p4 U" B. C4 I5 L; p, c    V=I*R 5 q2 F, S. ^+ e/ V% J=> R=V/I$ ]0 z6 \0 v5 L/ p" Q. ^    R=2.5/0.03=83.3Ω(必要的限流電阻值)6 \8 B2 W6 s4 f+ @' ]' q 0 h) d' C9 D( t9 O' @) E- W1 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! ~0 A! x9 {. `7 e5 V. ^( i7 @ 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 ! [& R" C3 a+ D5 G( i; G1 T' o% W$ d1 F1 E8 A    V=I*R$ d* p6 n) W$ C2 I* \' J     =0.03*1# }$ z# E! K4 Y, f# {     =0.03(V) ^3 {* F* j3 e" |7 P( d6 U P ' |- u$ F' q5 S, ? 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 " h& v1 ^. S7 |! Q8 F7 {! H: ?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6 t( J' t; b! o. I/ w5 U $ o& [+ I) f. O' }" M0 Z 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! * c' S' S$ r L7 b% w+ v ! W3 V% {8 e/ E3 j" J& r謝謝老師! . n2 \% N2 t: q) ], ]" ` - E* h- o$ t, ?+ |0 ]% |; f" V' H7 _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。] 2 q# h( c: ?' P6 y% U- 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? 4 I" F0 Y9 f. a/ Z u ]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 ; M" {( D% n# B7 v老師你之前說:[若電流太大,電阻也無法抵擋電流的經過。] , c0 g% \; y9 [7 e; u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?# z- b4 Q9 ]6 _/ X" K# R 還是一定要裝多一點的電阻,才能減少較大電流的經過? ...
v1 X- `( S9 j' I( x. X 9 B: Q; `. r5 r% z- v6 {" f 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 " S, F0 M9 b k& o( q 2 U3 Q7 y; y3 g/ l9 h% T. x, u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。 ( p6 k; q3 m/ r+ _# x! H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 ; R/ [! L8 z; X+ b. ?; @! D* d: b6 R% C電阻,最大電流也只有4.5v/80Ω=0.0125A=12.5mA,所5 X+ _- c* b, n; Z! A& [ 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。 $ T, G/ _- X0 I. G {6 b$ v# u3 [* O 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 " ^, D _! f) Q5 [( A; G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 ' A: d4 b$ f) }$ S& I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, ' J3 p% m; X# e/ c5 m0 F9 i( 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 $ P9 x1 b) m9 s: ?& R( y" f s可不可以請你在上傳辨認電阻記號的方法5 T( S3 A, d' G % o) c% |5 y3 H% }3 R, q 佑平
1 `3 L8 f$ C% W2 c* w ! E V3 n6 r9 E3 {( E不是這個嗎?
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