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電容測量探究與實作活動
對應面向:教學創新精進
方案名稱:A8 培育探究與實作之整合型人才
活動日期
2024-03-21 至 2024-03-21 止
活動時間
下午01:30-16:20
辦理地點
科學樓D304 + 線上教學
參與人數
總參與人數: 52 人
本校學生: 52 人
活動理念
1. 透過實作活動增進學生探究電容器的物理原理及運作方式。

2. 利用TINKERCAD平台進行虛擬實境電容測量電路實驗。

3. 學生根據探究活動目的,在虛擬平台上,進行虛擬實驗:將三用電表、電容器、電阻、電池、開關、電線等器材組裝成RC充電實驗電路,並進行電容充電實驗。實驗過程必須一邊必須利用碼表測量時間,一邊使用三用電表的電位器測量電容器兩端的電位差。

4. 學生能夠根據實驗結果進行數據分析,並建立描述充電電路電壓隨時間變化關係。

5. 學生能根據電容充電電壓隨時間變化關係圖推導帶測電容器的電容值。
辦理情形
1.利用TNKERCAD平台建構RC充電電路:包含電容器(10 mF),電阻器(1  KOhm), 電池(9V),三用電表,兩段式開關、碼表。

2.開啟開關,使充電電路開始對電容進行充電,並利用三用電表測量電容器兩端的電壓差,同時按下碼表,開始計時。

3.充電過程中,針對電壓變化值及計時秒數進行錄影。

4.實驗完成後,根據錄影影片進行數據紀錄,將電壓值與對應時間秒數紀錄在google試算表。

5.利用數據表繪製電壓對時間關係圖。

6.建立數學模型以描述電壓對時間關係圖,並從中找到對應的特徵時間。

7.根據關係式 特徵時間=電阻X電容。計算電容值。
圖1 TinkerCAD模擬RC電路實驗+碼表計時
圖2 電容充電RC電路實驗數據電壓對時間關係圖試算表
圖3 電容充電RC電路實驗數據電壓對時間關係物理模型預測關係圖
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