PDF《科别：物理科》

科别:物理科 组别:国中组 作品名称:欧姆~这真是太神奇了!D探讨电子在导线中 运动的情形 关键词:电阻、电子、欧姆 编号:030101 学校名称: 桃园县立凌云国民中学 作者姓名: 江文楷、董怀中、汤治威、陈怡p 指导老师: 林沛萱 摘要 本实验是将钢珠在木板制成的弹珠台中滑落之情形,模拟电子在导线中的运动,并探讨 电子与导线中原子碰撞时所产生的电阻受哪些因素影响.

首先我们改变木板的长度、宽度及 铁钉的疏密度,让大量的钢珠从木板上滑落,实验结果显示:

(一)木板长度愈长,阻力愈大;

(二)木板宽度愈宽,阻力愈小;

(三)铁钉愈密,阻力愈大.接著,我们再以相同的木板,让钢 珠从不同的高度滑落,实验结果显示:

(四)高度愈大单位时间内通过终点的钢珠愈多,即流 量愈大.整个模拟过程,是希望以较具体的实物更清楚、更明白地感受到「欧姆世界」的神 奇! 壹、研究动机 理化老师上课教的第

11 章电,是既复杂又难懂,一会儿电压、电流,一会儿又是电阻的, 实在很难想像电子在导线中实际运动的情形是如何,正当伤脑筋之余,在夜市中看到了很热 门的弹珠台,忽然灵机一动,想到老师曾说过,电子的运动跟弹珠台内的弹珠跟有某种程度 的相似,於是我们参考各种书籍,设计了类似弹珠台的装置,加以研究. 在实验过程中,刚好南部高速公路正在进行的拓宽的工程,也使我们联想到电子运动之 方式是否也和车子相同,因为假如车道少,车子所能选择的路也少,就容易塞车,因此政府 才会规划许多的快速道路或拓宽工程盼望能改善交通.有了这样进一步的想法,更激起我们 研究的斗志,於是设计了四种不同的弹珠台来进行实验. 贰、研究目的 我们将「弹珠模拟电子」 、 「铁钉模拟电阻」 、 「木板的高度模拟电压」 ,从弹珠台的宽度、 长度、高度,以及钉子疏密度的不同,来探讨电子在导线中运动的情形:

(一)了解导线粗细不同造成电阻的大小.

(二)了解导线长短不同造成电阻的大小.

(三)了解导线材质不同造成电阻的大小.

(四) 了解电压高低对於导线中电流大小的影响. 参、研究设备及器材

(一)钢珠:

100 颗 (直径约

6 厘米) 、150 颗 (直径约

5 厘米).

(二)木板八块 (A

1、B

1、C

1、D

1、 A

2、B

2、C

2、D2)、铁钉数根:(装置简易图如图一) 1. A1 木板:长30.70 公分,宽8.60 公分,共250 根铁钉. (长27 排,宽9排,间距 1.00 公分) 2. B1 木板:长62.00 公分,宽8.60 公分,共485 根铁钉. (长55 排,宽9排,间距 1.00 公分) 3. C1 木板:长30.70 公分,宽17.00 公分,共510 根铁钉.

1 (长27 排,宽19 排,间距 1.00 公分) 4. D1 木板:长30.70 公分,宽8.60 公分,共63 根铁钉. (长27 排,宽9排,间距 2.00 公分) 5. A2 木板:长38.00 公分,宽8.60 公分,共250 根铁钉. (长31 排,宽9排,间距 1.00 公分) 6. B2 木板:长77.20 公分,宽8.60 公分,共543 根铁钉. (长69 排,宽9排,间距 1.00 公分) 7. C2 木板:长38.00 公分,宽17.00 公分,共507 根铁钉. (长31 排,宽18 排,间距 1.00 公分) 8. D2 木板:长38.00 公分,宽8.60 公分,共72 根铁钉. (长16 排,宽5排,间距 2.00 公分)

(三)其他:马表、瓦愣纸、木片、塑胶盘子等. 间距 图一 弹珠台简易图 间距 长宽肆、研究过程 过程分为两部分:一开始,我们测量钢珠从木板起始点滑落到终点所需的时间,再进一 步去分析所造成的阻力大小,以下称为 「实验一」 .后来,我们改成让钢珠从木板起始点滑落, 并在终点处计时第一颗钢珠弹出至第 N 颗钢珠弹出所需花费的时间,接著算出每秒通过终点 的钢珠颗数,以下称为「实验二」 . 【实验一】 :