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!!
