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鄉巴佬買電阻記~原來電阻有分瓦數與種類

電阻不是只看歐姆數值而已,還要考慮瓦數。看到有好幾種規格:1/4w、1/2w、2w、10w,而不同瓦數的形狀大小不一樣。甚至還有好幾種形式。

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2017-06-21 10:42:31 By zfang
 

對電路的認識,僅限於國中課本。這篇分享買電阻前後的發現學習,以及簡單運用在教學(生活計算題)的想法。

那天做4-4電路實驗,利用伏特計測電壓、安培計測電流,再計算出電阻值。學校裡的物理實驗器材不多,有什麼用什麼。順手找到二包電阻來讓學生操作,其中一種比較大顆,另一種比較小顆,老實說我也不知道這些電阻值多大。

跟學生說,「這裡有二種電阻,一種是大電阻、一個是小電阻,請分別測出電阻值後,再進行大小電阻串聯與並聯。」


雖然大小與外觀不一樣,仔細瞧,電阻上面的色線相同,他們的電阻值都一樣。
看來是因為在不同時期購買的,所以外型才不一樣(我的推測只對一半)。
後來才知道,上面大一點的是2W的金屬氧化膜電組,下面小顆的是1/4W的碳膜電組,二個都是10歐姆。

 

學生實驗發現二種電阻測出來都是10歐姆,他們當自己是測錯來跟我討論:「為什麼不同的電阻會有相同的電阻值?」

學生的問題對我來說是誤打誤撞的教學機會。

他們念出大小電阻的色線顏色順序,發現:棕黑黑金,二種電阻的顏色順序完全一樣!

色環的顏色對應數字有:金(-1)、黑(0),棕(1),紅(2),橙(3),黃(4),綠(5),藍(6),紫(7),灰(8),白(9),第一條代表十位數,第二條代表個位數,第三條則是再加幾個零。至於金色,則代表±5%的誤差。

  • 以棕黑黑金來說,棕1黑0,棕黑代表10,黑代表沒有0,所以是10歐姆。
  • 如果是棕紅橙金,棕1紅2代表12,橙3代表再加3個0,所以電阻值是12000,即12K歐姆

這個網站可以輸入電阻顏色換算出電阻值。


還可以考學生:這四個電阻哪個電阻值最大?哪個最小?請對應色碼,將電阻由大到小重新排列。
可以從第三條的顏色(代表再加幾個零)來先比較。


學校有三種不同規格電阻,還有一種長長的白色電阻,水泥電阻,這顆是100歐姆。
水泥電阻上頭沒有色線,而是直接打印標示。(現在才發現,其實還有標示功率10W)

 

為什麼會有三種不同形式呢?從來沒細究過,一直相信是不同廠商出的,出產不同樣式...

直到這次親自去電子材料行買電阻並做了番功課,才明白自己的孤陋寡聞。

 

--

學校只有10歐姆、100歐姆的電阻,其中100歐姆的陶瓷電阻已經有了標示。為了要安排學生測未知電阻(實驗實作考試),跑到家附近新開的電子材料行去買電阻。

買電阻之前,還得要先想好~要買什麼範圍的電阻才合適。之前拿魔法車裡的電阻測試時,發現電阻都太大。好幾K歐姆,安培計測不出電流值。

學校伏特計的範圍分別30V,15V,3 V。若正極接在3V,則到0.1V都還算可以辨識。若是比0.1V小,就測不出來了且誤差也大。安培計的範圍分別5A,500mA,50mA。若正極接在50mA,則到1~2 mA都還算可以辨識。


去電子材料行,該購買什麼範圍內的電阻,才適合學校的儀器規格?

這是生活應用題。以前沒想過,反正課本實驗說用多大的電阻就用多大,學校有什麼儀器就用…請學生思考並計算,我將問題簡化,限制電壓值。「去電子材料行,該購買什麼範圍內的電阻,才適合學校的儀器規格?」

  • 根據新舊不同,接二顆電池的電壓值也會在3V以下,就以3V來計。而電流的範圍,就由1mA~5A來算吧!這裡只要用到R=V/I ,可以算出3000歐姆~ 0.6歐姆之間。感覺範圍很大。
  • 如果不限制,則學校儀器可以測的電阻範圍是多少呢?若是由電壓 0.1V~30V、電流1mA~5A來算,可以量測的電阻為0.02~30000歐姆。當然,這是理論值,實際上在接的時候,導線、鱷魚夾及電池本身的狀態,都會造成誤差。

希望電流不要太小與太大,於是抓電阻範圍在50~500歐姆之間選購。

 

--

到了電子材料行,跟店員說想買電阻,她指給我一排小格子,「都在那裏!你要買多少瓦的?」
愣了,「多少瓦?」沒想過這個問題啊!
「買電阻不是看需要的電阻大小來算,為什麼要管瓦數?」


真的有瓦!


學校的小電阻(碳膜電阻)是1/4W


大一點的是2W的金屬氧化膜電阻。

電阻原來不是只看歐姆數值而已,還真的要考慮瓦數。我看到有好幾種規格:1/4w、1/2w、2w、10w,而不同瓦數的形狀大小不一樣。甚至還有好幾種形式。原來學校二種不同外型的10歐姆電阻,差別在於瓦數。灰色的是2w,淺褐色的是1/4w。我不知道電阻還可以分那麼多種。

 
左邊這種叫做金屬膜電組,也是1/4w,但是顏色與淺咖啡色的碳質電阻不一樣。右邊則是SMD晶片電阻。(我完全搞不懂~)


這個是水泥電阻,5W,8.2歐姆。同一款的水泥電阻,電阻值越大越長。

 

--

該選幾瓦?後來決定買跟學校10歐姆相似的1/4w。挑了三種各8根,想說之後可以讓學生分成8組操作。

結帳時,多少錢呢?

這個問題我讓學生猜,也把故事講了一遍,並帶他們計算電阻。
「有沒有會員折扣?」他們問。
「也沒有紅利點數。」我還故意說,「只要是為學生做實驗的錢,我是不會計較太多,所以不打算跟學校要錢,買電阻的這些錢… 我-還-負-擔-得-起。」

請學生寫下答案。他們的答案從最少480、500、1500,一路猜到2800的,都有。

猜猜多少錢?


哈哈~ 8塊錢。三根一元,買了24根,花了8塊錢。
8塊錢連茶葉蛋、養樂多都買不起。(而且還有人說我電阻買貴了~~)

 

回到瓦數問題,後來才想到,不是才教電流熱效應嗎?電阻在通路中也是會發熱,1/4w是不是就是指它的上限,一旦超過就有可能使電阻燒毀!只要用P=IV去計算就好了。

買的電阻是75歐姆、200歐姆、300歐姆,「配合3伏特的電壓,1/4W的電阻OK嗎?」

又把這個問題丟給學生。(相關計算請見續篇,電阻瓦數問題。)

 

 

後記:看到我正在整理電阻,小孩拿它的電子積木給我看,上頭也有電阻。

而LED後面也有電阻呢!


串聯電阻可以使流過LED的電流不至於太大。

 

補充:

  1. 同樣阻值但不同瓦特的電阻價格不同,瓦特數越高價格越貴。選購電阻時要注意電子電路安全,並符合最佳成本效益。
  2. 常見的電阻: 碳膜電阻CF(外表為咖啡色)、金屬膜電阻MF(外表為藍色)、氧化膜電阻MO(外表為灰色) 、繞線電阻KN(外表為灰色)、晶片電阻RC 、大功率管狀電阻(外表為草綠色)、大功率鋁殼電阻(外表為金屬銀色)、水泥電阻SQ(外表為白色陶瓷)、保險絲電阻FR(外表為灰色)  
  3. 還有其他電阻 : 熱敏電阻:隨溫度的改變而改變電阻值。壓敏電阻:隨電壓的改變而改變電阻值。光敏電阻:隨光線明暗的改變而改變電阻值。
  4. 延伸閱讀:這個網站有很詳細的電阻資料。http://www.keces.com.tw/3_audiodiy/N0205001/N0205001.htm

 

 

2016-01-10

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