2023年11月28日 星期二

吸排兩用風扇電路

家電醫生進階班提到loading的種類不外乎就是電阻型和電感型兩種
電感型loading最常見的就是馬達了
馬達的種類非常多,一般家用電器通常都是感應式馬達
原理可以看這篇
一般風扇的構造的看這篇
基本上就是利用電容產生相位差
讓兩組線圈產生類似旋轉的磁場
若要改變馬達的旋轉方向
只要串接不同線圈就可以了
但一般家用風扇不會有需要改變旋轉風向的需求
因此工程師在設計風扇馬達時
會將兩組線圈設計為不同電阻


啟動線圈(串接電容)的電阻較大,基本上就是負起帶動轉子的功能
轉子開始旋轉後,加速(維持旋轉)的任務就交給主線圈了
這時就算拆掉啟動線圈影響也不大
因此為了省電,啟動線圈的功率較小
若硬要將電容串接在主線圈上,風扇還是會反轉
但效率就會差很多

實驗室或廁所常見的吸排兩用風扇
基本上就是利用這樣的原理來控制轉向
但為了讓不同的轉向都有相同的效率
這種馬達的兩組線圈就會是等價的




雖然多了一些(不必要)的功率,但就可以用最簡單的方式控制馬達轉向
感謝特斯拉啊~~

2023年11月26日 星期日

克魯克斯管_陰極射線管




國中實驗室竟然有克魯克斯管(陰極射線管)!
這樣的好東西絕對不能就讓他躺在那裏
這玩意一定要有高壓產生器,至少也要數萬伏以上
試試看用之前模擬太陽風的教具來試試
果然可以啊!!
這是無遮蔽的結果



可以看到背景事先塗上螢光粉的地方(塗成十字狀)都發亮了
但如果有遮蔽,就會產生影子




當年克魯克斯因為這個實驗
證實電漿態以直線傳播,並假設可能是某種粒子所組成
後來湯木生才證明陰極射線其實就是電子流
影片如下
無遮蔽

有遮蔽


另外一支管子類似拉塞福的實驗
利用外加場磁鐵讓陰極射線發生偏轉
但似乎沒有反應
仔細拆開金屬座(已經有點鬆動了),我最擔心的事發生了
露出的電線幾乎斷到玻璃的部分


這該怎麼引線啊~~
利用鑽石銼刀慢慢磨掉電線邊的玻璃
終於露出約0.5mm的線頭
再來就是直接焊上裸線
仔細纏接後再重新把金屬外蓋上膠固定
搞定了~~





但這支所需的電壓似乎要更高
我已經把高壓產生器超功率使用
不敢開太久,勉強還是可以看到效果
無磁場

S接近


N接近


影片如下


親眼見證歷史實驗真的是充滿感動啊!!

2023年11月25日 星期六

修復汲水器教具

今年的教具醫生來到彰化溪湖國中
溪湖國中也是一間充滿驚奇教具的老學校
今天先來修復這台汲水器




基本上汲水器的原理很簡單
就是利用體積的膨脹與壓縮來控制汲水桶內的壓力
當活塞往外拉時,體積變大,壓力變小,水就被大氣壓力壓入汲水桶中
反之,












活塞下壓體積變小,壓力變大,水就被趕出去了
重點是要能控制水的進出方向
那就要用單向閥了



這台汲水器的活塞已經沒有密閉的功能
手邊能用的東西不多,就犧牲我的白板擦
裁下一片厚布片,重新塞入汲水筒,果然還能用
                                         

                                         

                                        

                                        

                                        

                                        


入水處的橡皮塞也無法密合了,纏上一小段止水膠帶
這樣也可以撐上好一段時間


出水的單向閥一碰就斷裂了...
要用現成的當然簡單
但這就失去修復老教具的意義了
想辦法利用焊接技術從上方用焊片固定






這樣也搞定了
儲水桶不見了,找一個瓶口合適的寶特瓶在底部打洞透氣也可以充當一下
這樣就完全修復完成了



測試影片如下


2023年11月17日 星期五

法拉第定律

直觀的實驗總是最迷人的~~
電磁感應主要的重點就是如何判斷感應電流(電動勢)的大小與方向
方向的部分比較簡單
畢竟就是正負兩個方向而已
之前已經介紹過許多次用LED來表示的教具
但大小就比較需要量化來呈現
檢流計還是老師的最愛
但如果能轉變成點亮不同數量的LED燈
就像上次做的風速計的概念,應該可以更有趣
如果我可以直接控制磁鐵,應該就不需要動到電子電路
利用分壓讓LED依序亮或許就可行
分壓LED燈的裝置8年前做過...應該可以直接拿來用就好
連接在漆包線(線圈)上,馬上就能看出效果了



影片如下
1.線圈數的影響


2.磁場大小的影響


3.磁鐵移動速度(時間)的影響


綜合以上三個就是法拉第公式的意涵了


2023年11月14日 星期二

2023年11月7日 星期二

針孔成像2

同樣的教具在不同目的的情況下
就會有不同的用法
4年前的模式非常的注重細節
對老師而言也許邏輯是很順創的
但老師的邏輯似乎不是學生立刻可以跟上
想了很多,但達到的有限

4年後簡化了一些流程,少了一些花俏
單純讓學生觀察和歸納就好
20分鐘內就能完成,也讓課堂多了一些時間討論
再留一些時間給透鏡成像
慢慢隨著學生的需求調整
或許活動不漂亮,但至少學生搞懂了~~