阻抗、電抗、分壓方式

之前利用無線門鈴改裝為遙控器
拆開的時候其實就發現這組降壓方式竟然沒有熟悉的變壓器??

好奇心又讓我開始想要研究
但我不想只是知道怎麼做
原理才是王道
因此重新整理了一些概念
也算是幫自己留下一些資料
有興趣的老師也可以參考

阻抗與電抗

電容

電感

分壓方式

鈎錶10倍(百倍)電流放大器

既然鈎錶的電流是利用電磁感應的方法來偵測
那麼只要能放大代測電流的磁場變化率就可以放大電流了
最簡單的方式就是增加線圈數
將代測電線端捲成十圈，就可以將磁場放大十倍
百圈，就可以放大百倍
但為了避免電線變長所產生的電阻
繞線圈的電線要粗一點，但也不能太粗
否則百圈的線圈會很大一坨
我們嘗試用1.25mm^2的花線和0.6mm的漆包線來製作

出來的效果似乎都不錯
十圈花線

十圈漆包線

百圈漆包線

但線圈增加之後電流似乎也變得較大??
暫時不知道為甚麼

另一個方法就是頻率
頻率越大當然磁場變化率也越大
交流電的磁場是固定的
因此我們用頻率產生器隨機測量的幾組電流(放大十倍之後偵測)
擴大機輸出的末端要有一個假負載才行
根據以前的經驗
電熱絲是非常好的假負載
電阻小又很接近歐姆定律

出來的結果非常漂亮
在頻率較大和較小的地方都出現一個平滑的極限值

鈎錶怎麼量電流

一般電學測量電流都用安培計和電路串聯
但只適用直流電
若要測量交流電的電流就要使用鈎錶了

鈎錶不需開電路
只要鈎上交流電其中一條迴路電線即可

若同時鈎上兩條電線是量不到電流的
因此若要用鈎錶測量一般電器的電流
就要先將兩條電線拆開，才能勾住其中一條

不需直接連接電線，怎麼量電流？
其實用的只有國中理化程度的原理
當電流有變動就會產生感應磁場
鈎錶內部其實有兩組線圈分別纏繞在兩組鐵芯上(照片只能看到鐵芯)

當磁場有變化，線圈就會產生感應電流
這個感應電流的大小會對應磁場變化率
就可以換算出交流電的電流大小了

因此我們如果直接用磁鐵接近鈎錶
"瞬間"也可以看到有電流變化

但磁鐵若沒有移動，當然電流就會顯示零

但有些鈎錶內部並沒有繞線圈
而是直接連接一個霍爾開關
用霍爾開關偵測磁場的變化率來換算電流大小
基本上測量原理還是相同的

因此鈎錶可以偵測極大的電流，隨便都有幾百安培!!

但因為不用開電路，其實非常安全
但同樣的，對微小電流就不靈敏了
通常辨識率約10mA
相較於安培計到微安等級，實在差很多

但還是有方法可以提高準確度的~~
從原理下手就對了...

認識波動

波，其實真的很抽象...
可被定義為在一個質點附近反覆振盪的運動
(http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=1298)
或者簡單來說是傳遞能量(光、聲...等)的一種形式
但其實學了這麼多年也沒能說得清楚(真丟臉)
因此希望讓學生從觀察和操作中去了解"影響「波」這個現象"的可能因素

首先一些名詞的概念當然要先給學生
我們才能有共同的語言
包含力學波、橫波、縱波、波長、介質等(頻率先不出現)
這些東西比較有具體的現象可以觀察
基本上給了學生兩個相同的塑膠彈簧、兩個不同大小的鐵彈簧
還有實驗室常用的超級大彈簧

先用超級大彈簧說明甚麼是橫波、縱波(包含產生的方法)以及波長的概念

再讓學生自己去操作，發現有那些因素「可能」影響波速和波長
至於你要甩橫波或縱波，自己決定
當然學生很快發現縱波是比較容易觀察的!!

但因為學生操作的彈簧較小
很多人快速振動(增加頻率)後因為產生更多的波(波長變短)
感覺上似乎波速變快了
提醒學生用大彈簧操作，才有學生發現其中的不同

有學生將兩個彈簧串在一起
振動就可以同時產生，觀察起來就更明顯了(真棒，我之前都沒想到)
雖然兩個彈簧的彈性依舊是一個變因沒有控制好
但對初學者來說已經不錯了
事後當然也將這件事提出和大家討論

再來連接不同的彈簧觀察波的變化
主要是希望帶出波動可以在不同介質中傳遞
有些學生很認真的處理如何將兩個彈簧連接起來
有些當然....(學生沒學好一定是老師的錯，我先承認了)

最後再根據各組的答案來討論
引出"甩動速度(快慢)"用"頻率"這個物理量的概念會更好

這也是第一次的嘗試
看來可以修正的方向還有很多了...
不過...實驗紀錄單終於好一點點了(標準真低啊~~)

電壓電流即時監控外掛

這個裝置很早之前在可調壓電源供應器就做過

但固定在裝置上沒有變形金剛的功能
所以做成可拆的外掛方式比較機動
這種電表可以直接吃待測物的電
但會犧牲一些準確度，而且必須四伏特以上才能測量
所以還是自帶電源比較好
連接方式如下

裝在一個小盒子裡面
電源用14500，當然也要加上開關

利用這個裝置來量測一般燈泡的電壓電流
結果如下，其實不意外的

再換成20歐左右的電熱絲
結果就漂亮多了

為甚麼？
就留給大家去解讀了