電路串並聯的電流與電壓_高低架

出門在外，甚麼東西都要自己帶
雖然學校通常都會有你要的東西，但通常也都找不到
因此水位差的架子若要用兩段式的矮凳
我要怎麼帶出門啊~~
所以鐵了心決定用水管作一個
用水管作東西很有趣
就像是疊積木一樣
所有零件都可以輕易組裝，只要量好你要的尺寸
兩層就好，才會方便帶，最高那層用椅子就可以

上面鋪上薄木板
用萬用黏土固定就可以，夠緊也方便拆卸

成果很滿意
教具架上去的效果也很好

重點是...收起來剛好一箱
打包帶走!!!

更換行車紀錄器電池2

之前只是要將淘汰的行車紀錄器當作上課錄影的東西
所以不管美觀的問題
電池大顆就是王道

但前兩天老婆抱怨說倒車攝影壞掉了
螢幕會一直閃
身為一個偽水電工，家裡所有東西都是終身保固的
因此只能趕快立馬拆下來檢查
有了之前許多的經驗(真的~~有些事沒捷徑，就是經驗而已)
行車紀錄器的電池是很容易壞的
畢竟長時間充電，加上高溫等因素
十之八九只要換電池通常都可以救回來

後視鏡型的行車紀錄器可以外接另一個鏡頭
所以就可以當作倒車攝影，一舉兩得，用過都說好
倒車攝影也需要電源，因此電池會提供部分的電給後鏡頭
讓主要的電分配給螢幕和前鏡頭
因此後鏡頭出狀況很可就是電池出事了
順便也檢查了一下充電情形，果然也掛了~~
如果電池不能充電，換新電池也是白搭
因此還是要裝上新的充電板
但必須放在裡面才行
最好也可以監控充電情況
因此在上蓋相對處開兩個小孔，剛好可以透出充電板的指示燈

充電的電源原本想要拉內部的線
但SMD的接點實在太小了，容易搞壞
因此決定還是從外部拉電源線進來
用杜邦線的公母頭來連接，未來才會方便拆卸

電池的部分折衷用電池盒外掛
雖然掛一個尿袋很醜，但電池方便更換
也不致影響功能，就先這樣了

最後...嫁給我有終身保固的諾言還是兌現了

拿掉知識，你還剩甚麼？

今年當後母，直接空降教三年級
問了一下學生，二年級老師有帶你們作過實驗嗎?有說過科學史嗎?
答案不意外的~~
那就表示我只有半年多的時間
卻要讓孩子們了解到理化課不是只在學「科學知識」而已
更重要的是科學的思考方式與哲學觀
因此雖然是永遠上不完的運動學
還是花了不少時間和學生聊理化課希望呈現的模式
如果你把分數和考試拿掉，你的理化課還剩下些甚麼?
重要的是科學的思考方式和理性的思考邏輯(這件事還有討論的空間，但不在這裡說了)
但學生經常接觸到的都是速食的知識
只有結論，沒有歷程...

「我們來討論看看有那些因素可能影響單擺的週期...」
「擺長!」一個成績很好的女學生回答
「還有呢？」我追問大家
「沒了，只有擺長!!」女學生斬釘截鐵地回答

這是考試的標準答案，因為課本只討論擺長、擺角和擺重的影響
加上已經在補習班裡「學過」這個標準答案...
「那這是怎麼得到的結論？」
「...」女學生並不打算理我

我決定臨時換檔，不上「理化」了
拿出無敵的科學麵(聽說不能安排和上課無關的活動，因此把王子麵換成科學麵了)
「先不要管課本怎麼說，你覺得有可能的因素就說，有說就一包」
這下子熱鬧了
瞬間出現十多個可能的因素
溫度、濕度、空氣的種類、擺角、擺的材質、擺的形狀、地點、實驗的時間、擺線的材質、實驗的人、量時間的人...
「這些是否都有『可能』在擺長相同的時候，造成週期的不一樣？」
我看到女同學害羞地低下頭
「那我們如果要看擺長和單擺週期的關係，你能不能設計出一個實驗？
....
....
「首先是要先列出實驗的目的(問題)，通常我們會簡單寫成一句話，這一句話就能讓人家知道你的操縱變因和應變變因，且能知道你的實驗目的(價值)」
「擺長是否會影響單擺週期」女同學搶著回答，當然也有一包科學麵...
「你的目的只有『是否』，所以只要知道擺長改變，週期也不一樣就結束了，這樣的實驗你們覺得價值性高嗎？」
「如果我們還希望知道擺長和週期之間的關係，你的實驗目的應該怎麼改？」
陸續出現了五六個答案，但都不甚滿意
最後出現了「擺長如何影響單擺週期的大小」
算是讓大家都點頭的答案
再來又花了一些時間歸類變因
並簡單作了幾次的實驗比較數據
(單擺實驗不花甚麼時間的)

「這就是我想教大家的，不是只有答案是甚麼而已
而是這樣的答案是怎麼出現的
這樣的出現方式是否合乎科學的邏輯與方法
這樣的答案是否可以被重複檢驗而普遍被接受
我大可直接跟大家說結果，反正考試也只考結果
但，大部分的時候你並不需要這些知識
你需要的是知識如何產生的歷程」

看到女學生抬起頭來對我微笑了一下
我知道這節完全意外的課值得了

電路串並聯的電流與電壓_總功率的問題

上一篇討論了6個問題
從實驗1和實驗2可以知道電路的電阻大小會直接影響到電流的大小
再從實驗3和實驗4也知道了電流的大小會影響功率
但這其實都有一個很重要的前提就是並聯2個以上的電器時，電源就能提供兩倍的電流嗎?
如果電源其實沒這麼大的功率呢？(無法產生理論上足夠的電流量，暫時先不討論內電阻的問題)
這個問題其實之前就已經討論過
可以參考這篇

我們將原本水桶出口處較大的水管換成和分支一樣的粗細
理論上並聯分配到的水流量就無法像原本連接一個一樣的大小
也就是說分配到的水量因為源頭無法提供這麼大的輸出
並聯之後雖然電壓(水位差)相同
但水車的轉速卻還是變小了

大水管

小水管

從出水噴出的距離也可以知道功率的大小
大水管

小水管

這說明了甚麼?
在電功率中，真正影響的因素是電壓？還是電流？
就可以從這個實驗得到一個初步的結論了

後記
找到一個書局常用的兩層小凳子
和塑膠椅搭配後成了一個完美的三層
最下方的接水箱也可以將全部的教具完全收納
這就是我想要的東西啊!!

超簡單吹箭

聽說越簡單越多人喜歡...

只要三樣東西
萬惡的大吸管，不知哪來的塑膠滴管，耍帥的牙籤
不用三分鐘的時間
將滴管切成剛好可以塞入吸管的大小
前端再插上牙籤就搞定了

上影片才有真相

同場上映殺手級的

還有輔導級的

電路串並聯的電流與電壓

這是一個不難，卻只能想像的東西...
我們經常會用水流來比喻電流
用水位差(高度差)來比喻電壓(電位差)
雖不漂亮，且物理意義差很多
但很直觀，對初學者來說也容易進入狀況和類比

花了兩個星期的構思與反覆試作
終於完成了~~
有點誇張，但很有成就感!!
其實不難作，看照片就可窺個七八成
重點是詮釋
話說...這也是被科工館的瑞蓮老師逼出來的~~

1.並聯的電流_相同電阻
相同大小與長度的水管，相當於相同電阻的導線
在水位差(電位差)一樣的情況下，打開開關
將塑膠罐的管子封住(將水留住才方便比較)
可以發現罐子裡的水(電量)會一樣多
也就是說，當電位差和導線電阻一樣的時候
並聯的電路會有相同的電流(水流量)
時間相同的情況下
罐子裡承接的水量(電量)當然也會相同

2.並聯的電流_不同電阻
將其中一條管子換成較細的塑膠管
相當於較大的電阻導線
同樣的實驗再作一次
細管子裡面的水量就明顯少了許多了(電流變小了)

3.並聯的功率_相同電阻
利用水來推動一個小水車
當水車的轉動越快，就表示此時水的能量越大
從電路的角度來說，也可以說是電功率越大(電位差此時是相同的)
將管子的大小換成相同，並將塑膠罐下面的塞子打開
讓電流入大水箱(也可以視為是接地)\
將水車放在塑膠罐上，觀察水車的轉速
幾乎是一樣快的

4.並聯的功率_不同電阻
換成小水管
同樣觀察水車的轉速
小水管明顯慢了許多，但水位差(電位差)是一樣的啊
也就是說，水車的轉速(能量的大小，功率)和水位差沒有絕對關係
此時水流量不同，因此水流量(電流)的大小決定了此時水車的轉速(功率)

5.電池的功能
當實驗時間拉長
高處水箱的水(高位能的電子)會逐漸流掉
此時就只能再拿另外的水補足
這就像是靜電的概念
靜電流出的電子是直接流入地球吸收掉的
因此若要讓電子再產生電位差，就要額外補充電子(產生靜電的方法)
但如果我們將電子利用導線收起來(不要接地)
利用一個化學變化或能量轉換(幫浦)將電子(水)再打回高處
就可以持續產生電流
不用擔心水(電子)不夠的問題了
但這是要付出代價的...
畢竟水不會自動往高處流(電子也不會自己莫名其妙就產生能量)

6.串聯的功率_相同電阻
將水位從一層落差，調整為兩層落差
每層落差都有一個塑膠罐(含水車)
其中並聯另一個直接放在落差較大的那層
此時因為水管相同，水流量(電流)也時一樣的，實驗1的說明
但三個水車的轉速也是明顯不同
單獨一個在最下方的水車轉速最快
雖然旁邊的水車的位置一樣
但實際上在上方卻已經有另一個水車消耗了部分的能量(電動勢)
因此轉速並沒有像旁邊直接傳遞的一樣快
所以，水車的轉速(功率)這時雖然水流量(電流)一樣
但水位差(電位差)不同，也會有影響的
不過這必須是電源可以提供足量的電流為前提才可以
如果沒辦法提供足量的電流呢?
電流是關鍵?還是電壓?
這又可以來設計另一組實驗了!!

繼電器的電感現象

實驗的時忽然發現我的繼電器在斷電的時候偶而會讓555怪怪的
時有時無，這種情況最討厭了
後來發現原來是繼電器本身產生的電感現象造成的
繼電器內部就是個線圈
因此在電流忽然改變的情況下
線圈本身會感應出相對應的電壓來補足失去或增加的電流
這個現象就叫做電感，同一個線圈，也可以稱為自感
電路圖如下

以下影片就呈現了這個現象

當繼電器忽然斷路時，線圈側的綠色LED閃了一下
表示有一個突然的電壓產生
這個電壓和電流變化率成正比，因此在斷電時特別明顯
這樣的電壓勢必會對電路造成影響
雖然短時間看不出來
但就像個癌細胞，遲早搞垮整個電路

因此在電感側加上一個二極體讓自感的電壓在線圈內部短路
這樣才能確保電路安全

看來我之前作的所有relay電路要重新再改了
但...發現新東西的感覺真好!!