為什麼從5A開始?透過實驗徹底搞懂類比電流計的使用方法,以及數位電流計「Petit Meter」的驚人魅力!

我是科學實驗講師桑子研。每天都是實驗的日子。

有些東西雖然看不見,卻確確實實存在。那就是「電流」。打開開關,燈會亮、馬達會轉動。但是,電流真正的面貌到底是什麼呢?在學習完電路圖之後,接下來要學習的是電流表的使用方法。電路單元的第3堂課,我們首先從「電流」開始探索。利用小燈泡和LED燈泡,實際操作看看:如果交換電池正極與負極的接線方向,會發生什麼變化呢?

結果發現,小燈泡不管怎麼接都沒有明顯變化,但是LED燈泡卻會出現「原本亮起來,換方向後熄滅」的現象。這時學生開始察覺:「是不是有某種東西正在往固定方向流動呢?」接著利用馬達進行實驗,發現只要改變接線方向,旋轉方向也會跟著改變。從這些現象可以知道,電流是有方向性的。不過,在這個階段還不能確定電流到底是往哪個方向流動。

此外,學生也開始產生新的疑問:「那到底流過多少電流呢?」這時候,就要介紹電流表了。

第一次認識測量電流「大小」的工具

因為課本練習題中也會出現相關內容,所以我說明了指針式電流表的使用方法。本校也有小型電流表「迷你電流表」,因此我先告訴學生,這次會特別介紹傳統電流表的操作方式。隨著時代進步,測量儀器也會不斷演變,這也是科學有趣的地方。

直流電流表 迷你電流表 CT-A 小型數位電流計

在這裡,「親手操作」仍然是最重要的。我先請學生拿出電路組,每組這次使用一套器材進行操作。

學生實際使用指針式電流表,確認電流表如何接入電路(必須以串聯方式接入)等基本操作。

另外,我也說明了負極端子的使用方式:一開始要從最大量程5A開始使用,確認狀況後,再依序降低到500mA、50mA。同時也提醒學生,要讀到最小刻度的1/10

之後,我發下迷你電流表,告訴學生:「接下來的實驗,我們會使用這個。」使用迷你電流表時,不需要煩惱刻度讀法,只要讀取螢幕上顯示的數值即可。剛剛在指針式電流表操作中感到困難的學生,也露出了安心的表情。

利用手搖發電機,親身感受「電流的力量」!

這裡非常推薦一個體驗活動,就是將手搖發電機連接到電流表。不使用電池,而是靠自己的力量產生電,學生可以直接感受到:「原來電流有這麼大的力量!」

首先,將手搖發電機接到電流表最大的量程5A,開始轉動。不管多用力轉,指針都只會稍微移動一些。但是,當把接線改到500mA或50mA時,情況馬上完全不同。這裡有一個重要約定:手把一定要慢慢轉動。

只要稍微轉一下,指針就會「咻!」地大幅偏轉。這時,如果問學生:「如果用盡全力快速轉動,會發生什麼事呢?」他們通常會自然想到答案。指針會超過範圍,甚至可能造成儀器損壞。

保護精密感測器的重要「操作習慣」

電流表的50mA端子,是為了測量微小電流而設計的,結構非常精密。這就像把很重的物品放在料理用的電子秤上一樣,很可能瞬間損壞。因此,先從較大的量程(5A)開始測量,是非常重要的操作步驟。

這並不是單純的規定,而是保護儀器、面對未知電流時的一種智慧。透過這樣的實驗體驗,學生能理解「為什麼要這樣做」。知識不再只是背誦,而會變成真正留下來的理解。

一次親身體驗,往往勝過一百次死背。大家也不妨試試看。

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