只要「握住」接點就改變了！？電壓實驗竟然出現奇蹟般漂亮數據的原因（電壓的特性）
我是 Science Trainer 桑子研。每天都是一場實驗。
電這種東西很神奇，明明看不見，卻會因為「接法不同」而出現完全不一樣的結果。是串聯？還是並聯？光是這個差別，電壓的分配方式就會徹底改變。
這次，我們透過實驗數據，把這種「規律」清楚地呈現了出來。而且數據漂亮到一種誇張的程度，我在課堂上忍不住驚呼：「也太美了吧！」結果學生們一臉茫然地看著我。
先暖身一下～重新確認數位電壓計的使用方法～
正式進入主題之前，我們先複習了數位電壓計的使用方式。
先用一個20Ω電阻和3V電源組成簡單電路，接著測量：
電阻兩端的電壓
以及
電源兩端的電壓
有些小組測出的數值幾乎完全一致，但也有小組出現了一點誤差。
於是我們試了一個超樸素的方法：輕輕「捏一捏」電路的接點。
結果很驚人，各組的數值立刻變得接近許多。
這其實反映出電路實驗中非常重要的一件事：
接觸不良，是造成測量誤差的大魔王。
即使導線與端子之間只有肉眼看不到的小縫隙，也會產生額外的「接觸電阻」，導致量到的電壓出現偏差。
當我們用手稍微施力後，接觸面積增加，電阻降低，數據自然也穩定了。
看似簡單，卻是非常重要的發現。
因此我們也和學生再次確認：
・組好電路後，要先整理好接點再開始測量
・要先完整完成電路，再依序測量各處電壓
・每組只有一台電壓計，所以要仔細、依順序測量
先提出假設再實驗～這次要用公式預測～
今天真正的主題，是串聯電路與並聯電路中的電壓規律。
實驗前，我請各組先提出自己的假設。
這次和之前研究電流時不同，我沒有讓全班公開分享，而是採取只在組內討論的方式。
而且這次的假設不能只是「我覺得應該會怎樣」，而是必須用數學式表達。
例如：
「V₁ + V₂ = V」
像這樣用符號與公式表示，可以更方便之後和實驗結果進行比對。
這次使用的電阻有兩個：
10Ω與20Ω。
好了，實驗開始！
串聯電路的結果～加總居然完美吻合！～
我們把全班的數據集中到同一份試算表中，讓每位學生登入後輸入自己的測量結果。
這麼做的原因，是希望不要只看到「一組」的結果，而是能同時比較八組實驗資料，更容易找出整體趨勢。
結果真的漂亮得不可思議。
電阻a的電壓＋電阻b的電壓＝電源電壓
這個關係，在每一組的數據中都清清楚楚地呈現了出來。
在串聯電路中，電壓會依照電阻大小進行「分配」。
因為10Ω和20Ω的比例是1：2，所以電壓理論上也應該分成1：2。
而實驗數據完全符合這個預測。
電能就像被一路「消耗」掉一樣。
電源推出的能量，在通過每個電阻時逐漸減少，最後剛好變成0再回到電源。
這就是串聯電路中的電壓樣貌。
並聯電路的結果～全部都一樣！這就是並聯的特色～
接著是並聯電路的結果。
這邊的數據同樣漂亮到不行。
電源電壓、電阻a的電壓、電阻b的電壓，幾乎全部都一模一樣。
在並聯電路中，每個電阻其實都是「直接接到電源上」。
因此每個電阻接收到的電壓都相同，所以量到的值自然會一致。
其實我們家裡的插座就是這種原理。
不管是電視、冰箱還是照明設備，全都使用相同的100V電壓。
正因為是並聯連接，每個家電才能獲得相同的電壓。
為什麼這次能得到這麼漂亮的數據？
其實這個實驗以前常常很難看出規律，數據也很容易亂成一團。
例如下面這張，就是以前做並聯電路時的結果。
可以看到數據分散得很厲害，很難一眼看出特性。
但這次，卻得到了目前為止最清晰的一次結果。
我認為主要有兩個原因。
首先是：
讓學生意識到要「捏緊接點」。
這讓接觸電阻降低，測量值也更穩定。
另一個原因則是：
把導線全部換成新的。
用久的導線，內部可能快斷掉，或因為外皮老化導致接觸不穩。
這次也再次深刻感受到：
實驗器材的狀態，真的會大幅影響實驗精度。
參考資料
・這裡是實驗中使用的試算表。目前只有瀏覽權限，請自行複製後使用。
・以前的實驗紀錄請參考以下文章。
串聯電路
並聯電路
・參考：目前課程進度
- 鉛筆電路 第1節
- 電路圖的畫法 第2節
- 電流計的使用方法 第3節
- 燈泡前後的電流會改變嗎？ 第4節
- 電流的規律 串聯與並聯電路 第5節
- 從類比電壓計到數位電壓計 第6節
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