關於此實驗
手電筒、門鈴和玩具車都需要同樣的東西：一條完整的迴路，從電池的一端出發，經過裝置，再回到另一端。在這個實驗中，孩子們用導線連接電池、燈泡和開關，親自找出哪些連接方式能正常運作。四個謎題展示了幾種常見錯誤：兩條導線都接在燈泡的同一部分、迴路中有斷口、開關處於關閉狀態，以及兩個燈泡共用一條通路。
學習目標
- 搭建一個能點亮燈泡的簡單電路
- 說明電路必須構成一個沒有斷口的完整迴路
- 找出燈泡上的兩個接點，並說明為什麼兩個都必須接上
- 使用開關接通和斷開電路
- 描述增加電池或燈泡會如何改變燈泡的亮度
使用方法
- 1動手之前，先問一問：「你覺得點亮一個燈泡需要幾條導線？」把你的猜測寫下來。
- 2搭建一個能點亮燈泡的電路。接著試試只用一條導線能不能點亮燈泡。可以嗎？
- 3試試謎題 1。導線碰到了燈泡的哪個位置？移動一條導線，讓燈泡亮起來。
- 4試試謎題2和謎題3。用一句話解釋每個故障。
- 5將開關接入正常運作的電路。開關放在迴路的哪個位置有關係嗎？
- 6先改用1顆電池，再改用3顆。燈泡會怎麼樣？為什麼燈泡上會標示電壓？
- 7試試謎題4。想辦法連接兩個燈泡，讓它們都能明亮地發光。
模型
假設
- 每顆電池提供1.5 V。燈泡是2.5 V、0.3 A的手電筒燈泡，我們將其視為電阻固定，因此亮度取決於電流。
- 導線沒有電阻。用導線將+和−直接連接會造成短路：電池會發熱，其他東西都無法運作。
- 燈泡有兩個接點：底部的尖端和金屬螺紋外殼。燈絲在玻璃內部將兩者連接起來。
- 電流超過額定值的約1.6倍時，燈泡會燒掉。實際燈絲的情況各不相同。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼燈泡需要兩條導線，而不是一條？
- Q2手電筒不亮。請說出三種可能的故障原因。
- Q3為什麼只用一條導線連接電池的兩端很危險？
- Q4兩個燈泡串聯時，比單獨一個燈泡更暗。為什麼？
- Q5請說出三種可以代替導線來接通電路的材料，以及三種不能使用的材料。
常見問題
實驗中沿著導線移動的短線表示什麼？
它們標示出構成通電迴路的導線部分。在真實的導線中，你看不到任何東西在移動：稱為電子的微小帶電粒子同時在整個迴路的金屬中移動。
在學校嘗試短路安全嗎？
使用一顆小電池時，這只會讓電池和導線變熱，並消耗電池電量，但不應該故意這麼做。絕不要用市電或充電電池進行短路，它們可能會變得非常燙，甚至起火。
謎題 4 應該如何接線？
讓每個燈泡都有一條獨立的路徑通往電池：從電池的 + 極各接一條電線到每個燈泡的頂端，再從每個燈泡的側面各接一條電線到 − 極。這稱為並聯電路。每個燈泡都會獲得完整的電池電壓，因此兩個燈泡都會很亮。