實驗過程與討論:
1. 架設裝置如圖
實驗過程中一開始紅燈會亮,當切換開觀後綠燈亮起(電容放電),並且漸漸變暗
,約八秒後完全熄滅(電容放電完成)。
但在後續要拍照紀錄時,發現電路不在工作,利用三用電錶檢查後發現,是紅色
的LED燈形成斷路,推測是紅色LED燈燒壞了,換了一顆後又正常運行,然而過
了一下子又燒壞了,推測可能是在電容飽和時,紅色LED(通常承受約1.8-2.2V)
承受電壓過大,導致燒毀。
結果分析與討論
1. 誤差來源分析:
a. 本次實驗僅為觀察紀錄,估測綠燈完全按下時間約8s,由於是人眼估算,
約有正負0.5秒誤差
2. 充電時LED:紅燈保持亮起,與理論有差距,理論上當充電完成,或接近完成,電
流變小,應該會變暗,推測可能是電容不夠理想,故電流仍維持在一定大小,讓
LED保持亮度。
3. 放電時,綠色LED約8秒熄滅,約等於3個time constant,與理論相符(此時i很小,
故幾乎不亮)。
4. 實驗注意:在下次電路實驗前,若有焊接需求,應該先設計電路佈局,避免電路利
用三維空間避開彼此,盡量在而為平面上連結電路,避免擠壓等因素導致短路。
問題回答
1. 你能夠想出方法,從 LED 燈亮度隨時間的變化情形估算出time constant值嗎?
a. 可以將LED想像為一個特殊電阻,由於其電壓將固定,其亮度正比於電流
,故可用講義中充電公式求出 B(t)(亮度),在用ln(B)與t作圖可得到圖形斜
率為-B_0/(time constant)。
2. 你能利用實驗桌上的儀器,檢驗在前面理論與方法中所說的「在低電流的情況下
, LED 電阻值與會與通過它的電流成反比,也就是 LED 在 RC 電路中會產生近
似 的固定電壓降 a」這一段敘述嗎?
a. 利用已知不同電阻,串聯LED燈與電源,並用三用電錶測量LED兩側的電
壓(實際測量得到約相等的值),驗證二極體「在低電流的情況下, LED
電阻值與會與通過它的電流成反比」特性。