2021年1月16日 星期六

浴室水龍頭構造

換下了一個浴室用的水龍頭
就讓它貢獻一下大體提供我們解剖吧~~

這種水龍頭主要就兩個構造
一個是中間那個調整出水方向的拉霸
還有上方的把手
底部用一字就可以跟上面的拉霸分離
拉霸要用老虎鉗固定,不然跟著下方的塞子一起旋轉就拆不下來了

                                      
分離後再旋開上面的固定座
就可以取出活塞
龍頭裡面有兩個通道,活塞可以控制由下方或上方的蓮蓬頭出水
可以看到通道裡面都生鏽了
雖然可以用,但也是到了該換的時間

上方的把手中間有一個圓孔,通常用紅藍的冷熱水標誌遮住
拆開就可以看到裡面有一個內六角螺絲



旋開後通常把手就可以取下
但這一個把手裡面已經被水垢整個黏死
只好硬破壞它了~~




把手內部就是關鍵的陶瓷心
這個陶瓷心是可以替換的
若是出水不順或無法關緊
通常換掉這個就可以了
五金行有賣,價錢比整個換掉要便宜太多了
                                       

                                       
既然都壞了就繼續拆這個陶瓷心吧
裡面有三個孔,分別是冷水、熱水和混合出口
內部有一個水滴型的開口緊貼著這三個通道
旋轉把手就可以控制冷熱水的開口大小了
簡單又耐用的構造





整個零件就像這樣
拍張遺照
送入回收車囉~~

2021年1月13日 星期三

方便測量的水壓計

之前製作的簡易水壓計是利用U型管的高度差來代表水壓
比對漏斗進入水中的水深就可以畫出P和h的關係圖


做過許多次,只要保鮮膜不要進水
保持良好的密封效果
結果都呈現漂亮的線性


換成鹽水測試也很漂亮
(以上數據感謝彰化輔導團的提供)
但測量的時候需要兩個人才能方便測量
其實也算是簡單的實驗

今天偶然發現一個有趣的水壓測量器




觀察了一下,基本上就是一端閉口
利用水壓和內部空氣的平衡設計出來的
這馬上就可以複製,還可以更好~~

拿一段塑膠管固定在直尺上
另一端需要有一個空腔讓水壓可以壓縮空氣
理論上空腔越大,水可以上升的高度也可以越高
相對準確度也可以比較好




這個空腔可以利用針筒來改變大小
也可以當作一個變因來操作
重點是,水上升到塑膠管內的讀數和水深可以同時讀出來
非常方便的裝置





但缺點是水深10公分之後線性就不明顯了(其實也不算是缺點啦)
有興趣的老師可以發展看看囉~~


2021年1月11日 星期一

基本電路連接與測量

電學如果只剩計算和考試...

已經連續好幾年的電學介紹完電壓、電流、電阻的定義之後
每節課都是在實驗室中渡過
今年不玩電流急急棒
直接給任務接出電路
器材自己拿,過程自己組去討論


















我們的腳踏車王子又感興趣了
請他上來畫出連接的方法讓大家觀摩
再比較你自己和其他組畫出的連接
看不懂嗎?這時就要轉化為標準電路圖了
中間的過渡就是希望學生體會到符號使用的重要性
並觀察串聯與並聯的差異

最後測量LED的電壓和電流
並算出電阻
比較各組的數字幾乎都不同(非歐姆導體)
再從這邊引出歐姆定律的概念













這次掙扎地考慮到底要用標準伏特計、安培計來測量
還是直接用三用電表
考量考試的出題型式,還是決定先讓學生練習標準指針式的電表
「我們再來做一個三用電表的實驗好嗎?」寫完實驗報告之後我問學生
「老師~~可以了!夠了!讓我們休息一下吧...」學生已經做實驗做到快崩潰了
但問他們要不要調整上課的方法(書面不記名)
又一堆人希望保持目前的模式
真是讓人精神錯亂啊~~


2021年1月10日 星期日

影響電阻的因素

一般我們簡單的形容電阻(resistance)會說是所有在電路中消耗電能的阻礙因素
當然對初學來說這樣形容也沒什麼不好
但更好的名詞應該是阻抗(impedance),包含電阻與電抗
因為在電子電路中更多時候消耗(儲存)電能的其實是感抗和容抗(合稱電抗,reactance)
單純電阻產生的阻抗通常來自導體,以熱的形式出現
原因很難單一分離
因此用了數學定義,電壓和電流的比值

但在物理上我們還是希望可以針對同一個導體,將變因單獨抽離來討論(現實世界幾乎是不可能的)
因此出現了長度、截面積、溫度等變因
但溫度在國中已經刪掉
這對理解真實世界的情況會有很大的影響
畢竟所有導體通電後一定會升溫,只是程度的不同而已
所以我還是一併跟學生說明

歐姆定律便是一例
根據定義,歐姆定律的前提是溫度不變
Ohm's law states that the current through a conductor is directly proportional to the voltage across the conductor. This is true provided the temperature (and other physical factors) remain constant. The constant of proportionality, R,R is the resistance and has units of ohms, with symbol \Omega,Ω. The relationship can be written as:
V, equals, I, R.  V=IR
(https://isaacphysics.org/concepts/cp_ohms_law)

我們利用可調電源做出了這樣的結果



再畫出V-I的圖形,呈現漂亮的線性關係
大部分到這邊也就結束了
「老師~~,可以是我算出來不是定值耶...」有學生很閒的算出數值
「太棒了!有人發現了一個天大的祕密」
「我們通常利用V-I的圖形來判斷是否成正比的關係,但有些細微的變化可能還是看不出來,這是圖形本身的極限...」
我們將幾個數值轉換成電阻,如下

「越來越大啊~~」學生驚呼
「是的,其實一般燈泡也是不遵守歐姆定律,因為燈泡通電後其實溫度會上升很多」
「所以電阻會變大...」學生很快可以接上,因為溫度對電阻的影響我們是有示範過的
「但變化並沒有像LED那麼誇張,因此我們還是會用遵守歐姆定律的情況來初步判斷通過燈泡的電壓或電流...,雖不中亦不遠矣~~」

科學好難
人生更難...

電子元件的包裝袋秘密

很多電子模組都會用這種黑色半透明的包裝袋 為什麼要用這種特殊的包裝袋呢? 用一般的PE袋或PVC袋不行嗎? 這就要回到電子電路的工作原理來說了 傳統電路主要靠電流來控制電路 電子電路則是靠電壓來控制 (這麼粗略的說法一定會被罵,但無法在三千字內說清楚就乾脆不說了,有興趣研究的可以...