本次實驗很簡單,我們可以讓同學們使用PASCO的數位實驗工具,搭配回收的電池,來完成實驗的驗證。首先,準備一些回收後的電池,

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探究為什麼 ?

串聯回收電池 1+0≠1?1+0=1?


探究為什麼 - 串聯回收電池

老師您好,對於電池的串聯,串聯時電壓相加,且電流相等。若材質符合歐姆定律,電阻也是相加。而對於電壓的量測非常的簡單,僅需將電位計以並聯的方式,即可量測電池兩端的電壓,但若是要量測電流,則必須加上負載,以避免超出量測範圍造成安培計損壞,這些是我們耳熟能詳的概念與常識。本次實驗很簡單,我們可以讓同學們使用PASCO的數位實驗工具,搭配回收的電池,來完成實驗的驗證。


首先,準備一些回收後的電池,並且以PASCO軟體 SPARKvue 連接 PS-3211 無線電壓感應器 量測電壓,並且進行紀錄與分析,數據紀錄方式將預設的週期取樣變更為手動取樣。將感應器歸零後,開始實驗記錄,過程與結果如下:


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取樣數據共有20個電池,量測電壓結果列於下表。


1)  1.386
2)  1.357
3)  1.381
4)  1.438
5)  0.004
6)  0.000
7)  1.301
8)  1.304
9)  1.049
10)  0.919
11)  0.920
12)  1.358
13)  1.360
14)  1.382
15)  1.379
16)  0.000
17)  1.261
18)  1.266
19)  0.980
20)  0.932

此數據除了量測到不同大小的電壓之外,還注意到有3個電壓值幾乎為0的電池。接著兩個電池為一組,依序串聯量測電壓。


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除測量結果外,還可以手動輸入 運行 1 的數據相加驗證,並且將數據帶入函數,讓軟體直接計算其誤差值。


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所量測的結果,與理論相同。發現第3組的誤差值較大,此為電壓為0.04V、0.00V的電池串聯,實際量測的電壓為0.05V,而理論值為0.04V。而第8組則是與運行1數據第15組的電壓相同為1.379V。造成兩種結果,1+0≠1,1+0=1。


可先與同學們討論這個現象,其成因如下:

1.   第3組,個別量測電池的電壓值非常小,此時感應器讀值等於0,但相加之後,恰好進位。

2.   第8組的結果判斷,另一個電池的電壓其實等於或接近0。


然後,我們再次修正實驗數據至小數點後第二位,如圖,看起來測量值與計算值的結果,更符合理論上的概念了。


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最後我們可以和學生們一起討論,為什麼此次量測的回收電池大多都有電壓,為什麼會被送至回收,其原因何在?


 

延伸探討:電池沒電是否與電壓有關,電池的內電阻以及其他不同類型的電池的特性等。


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