改裝熱水器電池

我在家的功能就是維持所有硬體的正常運作

其中一個讓人很討厭的就是熱水器的電池

基本上發現沒電都是晚上，甚至已經脫光光還全身塗滿泡泡...

所以趁天氣好就來改裝成插電式的吧

外面有賣整個改裝的套件，一個大約2百多

但我手邊就有現成的東西可以用，自己DIY就好

5V變壓器一堆在地上打滾，加上一片BUCK就可以降壓到1.7V

假電池的部分就用原本沒電的1號電池

先將正負極都絕緣

再貼上銅箔膠帶，焊接上變壓器降壓後的1.7V就可以了

整個用熱縮套封起來才能撐得久

難的是我的陽台沒有插座

只能從頂樓的加壓馬達借電來用了

斷電後並聯一條電纜線下來

雖然電纜線可以承受太陽曝曬和浸水

但還是不要直接放在地面，架高比較安全

拉下來之後先接一條保險絲再裝上母插座

把整個變壓器和插座都放進塑膠罐中防水

同樣也架高離地面一段距離

這樣就不用再費心換電池了

「那停電不就沒有熱水了！」

我的水塔距離熱水器的高度不夠(水壓不足)

一定要有加壓馬達才能啟動水點火

所以，沒電本來就沒熱水

當然也不用操心無法點火的問題

也就是說，我還有其他的工作要做了...

LED的歐姆定律??

不要以為加上英文就是對的

 

                                             

這個英文影片中設計了一個歐姆定律(Ohm's Law)的教具

但負載卻是用LED？

坦白說，我真的不知道他想表達什麼

歐姆定律的精隨指是這個負載的電阻不隨著通過的電壓和電流而改變

也就是說如果這是一個歐姆導體，V/I=定值

他的負載有兩個，一個是碳膜電阻，另一個是LED

我想他應該想直觀的表達當電阻越大，通過的電流越小，LED也越暗

但這干歐姆定律何事啊~~

若主角放在LED

我們利用他給的數據計算LED在不同亮度的電阻

可以明顯發現當電流越小時(LED兩端的電壓變化不大)，電阻越大

科學的可貴在於重現性

我們自己實驗看看

結果如下，碳膜電阻我們實際用電表測量過

計算時就用真實的數字

結果發現LED兩端的電壓也會隨著通過的電流而改變

原則上電流越大，LED的電位差也越大

LED的電阻也是明顯隨著電流變小而增加

悠遊卡發光外掛2

看到聖誕節布置的銅線燈

忽然覺得可以拿來再做一個悠遊卡的發光套件了

之前做過許多版本，可以參考這些資料

這次希望可以越薄越好

線圈十圈直接黏在名片上

檢波二極體有點體積，但還能接受

串聯一個1K電阻

再加上四顆銅線燈就搞定了

可以直接放入市售的透明卡套中

很亮喔~~

筆芯燈泡的串並聯

兩個不同電阻的電阻串、並聯，誰的功率大？

這個問題在以前是必考題

甚至還要算出實際的功率

不過，這種計算在實質上其實沒有太大的意義

因為電阻要發熱到產生亮光

絕對不會遵守歐姆定律，當然也就無法預測

但如果單單只是要看最後的結果(誰比較亮)是可以的

我們利用0.5mm和0.9mm兩種筆芯來當作不同電阻的負載

因為粗細不同，所以很直觀(當然長度是一樣的)

直接看亮度也可以知道現階段誰的功率較大

但這種熱效應的實驗會消耗極大功率

因此電源的選擇就很重要了

一般會直接用12V的鉛電池

但如果一開始就直接上電，筆芯很容易爆

最主要的原因就是內部還有許多蠟和水氣

這些蠟和水氣如果快速加熱

很容易因為瞬間變為氣體，快速膨脹炸斷筆芯

因此要安全地做這個實驗一定要先將蠟和水氣蒸掉

最簡單的方法就是慢慢增加電壓或電流

等到筆芯不再冒出白煙(蠟和水的混合氣體)

這時再提高電壓(或電流)就可以安全地看到筆芯發光

(一個實際經驗的建議，調整電流會比調整電壓來得方便且安全)

如下的裝置

串聯：左邊是0.9mm，右邊是0.5mm

先調整到1-2A左右就可以看到筆芯開始冒煙

等到不再冒煙的時候再拉高電流到3-4A

就可以看到0.5mm的筆芯比0.9mm更亮

並聯：近處是0.9mm，遠處是0.5mm

慢慢調整電流到4-5A

可以觀察到0.9mm的筆芯開始發亮

一開始0.5mm沒有明顯發光

等0.9mm筆芯發光一陣子之後，電阻上升

通過0.5mm的電流增加，這時兩支都會發光了

0.9還是會比0.5亮

但同樣的情況並不會發生在串聯

因為通過兩者的電流永遠會一樣(電流一樣的情況下，不亮就是不亮)

另外，在調整電流的時候也會發現

筆芯剛剛開始亮的時候，電流會突減

這也是一開始說無法用計算的方法算出實際功率的原因

因為這樣的實驗根本不可能符合歐姆定律

直接看到整個過程(亮度和電流變化)真的很過癮啊~~

電動勢、端電壓、電位差、壓降的實驗

前一篇說明了電動勢、端電壓、電位差、壓降的意義

接下來我們選了兩種不同的電源來實驗

一個是24W的交換式電源

另一個是5C的18650的鋰電池，最大功率約有100W

兩個都用BUCK來調整電壓

照片左端的電表呈現電源的電動勢

右端則是負載的電位差

在開路的時候負載的電壓略低於電源的電動勢

這應該是合理的，畢竟多加了一個電表也是負載

所以我們會以右側電表的電壓當作開路電壓來比較

負載的部分用了五種功率電阻，從3.9歐到220.1歐

分別接上不同負載之後紀錄負載的電位差和電流

結果如下

POWER1：交換式電源

POWER2：18650鋰電

實驗記錄

基本上電流在0.2A以上時，計算出來的電阻和實測非常接近

但電流一掉下來之後就不準了

這和我的電表極限有關

這組電表的電流是10A無段

因此在低電流的時候誤差就比較大，出來會比較不準是可以理解的

觀察電壓才是重點

在第一組交換式電源可以明顯發現當負載電阻越小的時候

壓降也會比較大

但利用18650的電源，壓降就明顯小了許多

到220歐的電阻幾乎就完全沒有壓降的問題了

這個壓降和電源的設計與功率有絕對的關係

一般來說，電源功率越大或內部元件設計越仔細

通常內阻也會越小，壓降就越不明顯

因此如果實驗用的電源品質越好，或負載的電阻較大

量測出來的電動勢(開路電壓)就可以直接代表負載的電位差

也就比較符合課本闡述的理想狀況

對初學者來說可以呈現出這樣的情況是最好的

這就要老師在設計實驗的時候多加注意了