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

電源供應器外掛

教師節終於放假，還要去研習....
真的對這些認真的老師感恩又感動~~
有些注意事項還是不厭其煩提醒一下老師
畢竟再好用的工具
使用錯誤或觀念不正確
就會容易發生危險

電源供應器非常方便在國中小使用
功率小，因此短時間的短路實驗(電磁學實驗)是可以被接受的
但絕對不建議通電時間過長
畢竟還是短路啊
加上一個開關是必要且方便的
因為即使末端沒有接電器
變壓器還是通電的狀態

外掛一：倍壓電路
倍壓電路主要是靠電容的充放電來當作電池
在串聯兩顆電容的兩端接上輸出
就可以放大兩倍電壓
輸入端必須為交流電，但輸出會是直流電
這樣的倍壓裝置只適合小功率的負載使用，也不建議長使間使用
電容會容易發熱
而且受限於電容的容量
倍壓電路是不會遵守歐姆定律的
因為能量守恆擺在面前，上帝也要遵守啊 ~~

外掛二：短路保護裝置
我們利用繼電器當作開關來控制外電路
基本上開關應該放在正極比較安全
但當初畫電路圖時習慣從正極開始畫
結果就把開關放在負極，真是抱歉啊~~
不過，因為我們最高只有12V左右，影響不大(只能這麼說了)
只要把LED反接，基本上就可以把開關改到正極
有興趣的老師再試試看吧(經過這次應該沒人想做了...)
另外因為繼電器主要供電是5V
若我們輸入超過5V，記得一定要調整可變電阻的阻值
否則繼電器的線圈容易發熱

外掛三：即時電壓電流監控器
這部分來不及介紹給大家
基本上就是利用市售的雙顯電表直接連接在輸出端
就可以即時呈現目前電器所受到的電壓和電流
很方便的小工具，做歐姆定律的時候非常方便
這部分下一篇再跟大家分享

工具只是工具
還要搭配後續的教具，再加上大家的教學法才會有意義
後續還有兩場次，我們一起努力囉~~