瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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『綠色能源/冷凍空調/智慧電網』-(Green Energy-Solar/Fuel Cell/LED, Air Conditioner & Refrigerator/ Smart Grid)
『Robot智慧型機器人』及自動化發展系統( Intelligent Robot and Automation Development Equipment)
『工業4.0智慧工廠自動化相關應用與教學設備』( Industry 4.0 Smart Factory Research &Training Equipment )
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『CMA 科學教育數位化儀器設備』-『 』( CMA Science Education )
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型號: 物理實驗-電路學003
名稱: 電路學003-電流與電阻
規格:
﹝實驗主題﹞
電流、電阻與電壓有什麼關係?
﹝實驗探討﹞
在這個實驗中,您將透過一個電阻來測量通過電阻施加的電壓函數。您將創建電壓與電流圖,並調查這兩個量之間的關係。
﹝實驗器材﹞
1. CMA公司的『資料處理器』(Data logger),可以選擇型號:001 Vincilab筆記型資料處理器或型號:006p CoachLabII+桌上型資料處理器
2. 型號:0210i『差動電壓感測器』(Differential Voltage sensor)
3. 型號:ML20f『電流感測器』(Current sensor)
4. (自備)電阻(50 Ω, 100 Ω)
5. (自備) 0-10 V 直流電源供應器(DC power supply)
6. 型號:0520『BT-4mm轉接介面(Adapter BT-4mm)』(4-mm leads)
﹝實驗步驟﹞
1. 關閉電源,如圖所示設置電路。在開啟電源之前,請老師檢查您的電路。
2. 將電壓傳感器連接到輸入1,將電流傳感器連接到接口的輸入2。
3. 在Coach軟體中打開『Coach Activity』的『I(V) for a resistor』(電流與電阻)。測量被觸發,本實驗的觸發條件是什麼?
4. 打開電源,將電壓設置為0 V.
5. 開始測量,慢慢地將電壓提高到10 V,然後降低到0 V,如果需要,可以使測量時間延長。
6. 如何描述電壓和電流之間的關係?
7. 創建一個新圖形以顯示電流與電壓。這個圖形的形狀是什麼?
8. 當電壓升高時,形狀有變化嗎?
9. 圖線的形狀是重要的指標。 您如何描述電流和電壓之間的關係?
10. 計算電阻(通過使用公式:R = V / I)。
11. 創建電阻對時間或電阻對電壓的圖形。這些圖表顯示了實驗過程中電阻的定值或變化。
12. 估算所用電阻的電阻值。
13. 計算功耗。使用軟體產生另一組數據,使用公式P = I * V.
14. 繪製功率與電壓的關係圖,並將其形狀與以前的電流與電壓圖進行比較。
15. 討論如何證實電阻器的歐姆定律。
16. 用不同值的電阻重複實驗,並比較結果。
﹝實驗原理﹞
1,電力基礎概念(Basics concepts in electricity )
所有電的現象,基礎是電荷Q的性質。實際上確定電荷是非常困難的; 我們看不到它,但我們可以觀察到它的效果。 最好把它看作物質的粒子,而不是物質或液體。 已經發現電只包含兩種類型的電荷,這些被稱為陽性和陰性。所有的物質被認為含有帶電粒子(原子中的質子和電子),它們之間的力將原子和物質保持在一起。正常存在等量的正電荷和負電荷會掩蓋其影響。 只有當帶電粒子移動時,或者當兩種類型的數量之間存在不平衡時,才能輕易觀察到它們的影響。不平衡會導致靜電現象,充電電荷移動的影響導致電流。
電荷單位為庫侖(C),相當於6.25 x 1018個電子裡的電荷。
電流I被測量為通過元件的電荷流動速率。電流的單位是安培,(A)其中1安培是每秒1庫侖的流量。
通過元件的電荷流動需要電能,當電荷通過元件時,其一部分電能會變成不同形式的能量(例如,熱,光,聲音,運動等)。進入和離開組件之間的庫侖電荷,電能差異稱為組件上的電位差或電壓V, 電壓單位是伏特(V),其中一伏特是以1庫侖( )轉換成焦耳的能量。
從電壓的概念來看,由分量轉換的總能量取決於它兩端的電壓和流過它的庫侖數。 如果電壓為V,則當庫侖Q流過元件時轉換的能量E為
(units: joules (J)).
由於電流I是指每秒流動的庫侖數,我們可以進一步說,每秒轉換的能量是I*V,單位為焦耳每秒J/s或瓦特(W),其中 。
能量轉換率被稱為在元件中耗散的功率(P)。所以我們可以說當組件中消耗的功率已知時,我們可以計算使用的轉換總能量 。
2.歐姆定律(Ohm’s law)
有用的電路元件是電導體,即允許電流流過的元件。為了描述組件電力運行的情況,使用電阻的概念。更準確地說,電阻描述了導體的可靠程度,而不是導電的好壞。因此,電阻可以被認為是對電流的量度。較大的電阻是較差的導體。
電阻由電壓/電流比測量。
電阻單位是歐姆(Ω);
電壓通過導體作為電流的“驅動器”。 組件上的更多電壓導致更多的電流。 當電流與電壓成比例變化時,該元件被稱為遵守歐姆定律。這使得電壓V /電流I的比值在寬的電壓範圍內成為恆定值。 所以隱含的是,歐姆導體(遵循歐姆定律的歐姆導體)具有不變的阻力。定律條件是溫度和其他物理條件保持恆定,這是電線的問題,導致燈絲變得非常熱的燈泡。嚴格來說,電線在發熱時不遵守歐姆定律。
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