學生見到電路圖就逐個電阻乘大,見到並聯就想住「兩條路所以電阻大咗」,結果答案永遠大過正確值。他們缺的不是公式,是「電壓分配、電流分配」這兩個影像。這一堂先用一個 12V 電源把兩個分配講清楚,公式之後才出現。
本堂目標 學生能夠:① 用 V = IR 在三個位置互相換算;② 判別串聯與並聯並算出等效電阻;③ 用電壓分配與電流分配求各支路數值;④ 用 P = VI 與 W = Pt 計功率與能量並檢查單位。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 |
快檢題 |
過關標準 |
| 電流與電壓 |
串聯電流相同、並聯電壓相同 |
先用這個判位置 |
| 分數運算 |
倒數相加 |
1/R = 1/R1 + 1/R2 |
| 單位換算 |
W、kW、J、kWh |
1 kWh = 3.6 MJ |
02 課堂流程(60 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–8 分 |
畫電路圖 |
標電流方向與節點 |
並聯支路在同兩點之間 |
| 8–20 分 |
歐姆定律 |
V = IR 三種問法 |
12V ÷ 10Ω = 1.2A |
| 20–34 分 |
串並聯等效電阻 |
串聯相加、並聯倒數 |
並聯得 4Ω |
| 34–46 分 |
分配 |
電壓分配、電流分配 |
0.8A 與 0.4A |
| 46–54 分 |
功率與能量 |
P = VI、W = Pt |
共 14.4W |
| 54–60 分 |
離場檢查 |
三題收回即批 |
獨立完成 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:第一個動作:把電路分成「串」與「並」兩塊
先叫學生用顏色筆把同一條線(無元件的一段)塗成一色,同一顏色的兩端就是同一個電位。6Ω 與 12Ω 的兩端都是同兩色,所以它們是並聯;它們的組合再與 6Ω 串在同一條主路上。
並聯部分:1/R = 1/6 + 1/12 = 0.1667 + 0.0833,得 R = 4Ω。串聯相加:總電阻 = 4 + 6 = 10Ω。要學生講:為甚麼並聯的等效電阻一定小於最小的那個電阻?(多開一條路,總電流一定大。)
要學生做:在自己的圖上圈出並聯那一塊,寫上等效值。
第二幕:分配:電壓給串聯,電流給並聯
總電流 I = V ÷ R = 12 ÷ 10 = 1.2A,這是流過主路與 6Ω 的電流。並聯那一段的電壓 = I × 4 = 4.8V;於是 6Ω 取 4.8 ÷ 6 = 0.8A,12Ω 取 4.8 ÷ 12 = 0.4A,相加剛好 1.2A。
用電壓角度檢查:4.8 + (1.2 × 6 = 7.2) = 12.0V,等於電源電壓。提醒:並聯支路電阻越細,分到的電流越大,這與「電阻大就食電多」的直覺相反。要學生講:如果 6Ω 那條支路斷路,總電流變大還是變細?(變細,少了並聯的一條路。)
第三幕:功率與能量:先問「邊個元件」再入公式
全電路功率 P = VI = 12 × 1.2 = 14.4W;6Ω 上的功率是 I²R = 1.2² × 6 = 8.64W。通電 5 分鐘(300 秒)消耗能量 W = Pt = 14.4 × 300 = 4320J。
計單一元件一定要用「該元件自己的」V 與 I,用主路數值代入就會錯。要學生計:把 5 分鐘改成 2 小時,用 kWh 表示。(答案要除以 3.6×10⁶。)要學生講:燈泡並聯多一盞,為甚麼總功率上升但每盞亮度不變?(電壓不變。)
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 等效電阻 |
給串並聯組合 |
先並後串 |
10Ω |
| 支路電流 |
給電源電壓 |
先總流再分配 |
0.8A、0.4A |
| 電壓分配 |
給兩個串聯電阻 |
V ∝ R |
按比例分 |
| 功率能量 |
給通電時間 |
P = VI、W = Pt |
4320J |
合理性檢查(一定要教):並聯等效電阻一定要細過最小的分支(4 細過 6),大過就是用了串聯公式。總電流要等於各支路電流之和,差 0.1A 以上就要回頭查四捨五入。各元件電壓之和要等於電源電壓,不等就是漏了一段。功率用 W 為單位時,時間一定要用秒;用 kWh 時,功率要用 kW。答案的數量級也要看:香港家用電器電流一般 0.1–10A,算出 120A 就是單位錯。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| 6Ω 與 12Ω 並聯的等效電阻 |
4Ω |
倒數相加再取倒數 |
| 接上 6Ω 後的總電流 |
1.2A |
12 ÷ 10 |
| 全電路通電 300 秒的能量 |
4320J |
W = Pt |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 |
學生通常這樣寫 |
導師這樣說 |
| 並聯用相加 |
答 18Ω |
「並聯多開一條路,總電阻一定細過最細嗰個。」 |
| 支路電流用總電壓 |
答 2.0A |
「支路只分到 4.8V,唔係 12V。」 |
| 功率用主路電流計單一元件 |
答 17.3W |
「每個元件要用自己嘅 I 同 V。」 |
| 能量時間用分鐘 |
答 72J |
「W = Pt 嘅 t 一定用秒。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 |
答案 |
判定 |
| 6Ω 與 12Ω 並聯的等效電阻 |
4Ω |
三題全對=可進功率 |
| 串聯與並聯的電流規律 |
串同並分 |
錯一題=下堂重講 |
| 通電 300 秒的能量 |
4320J |
錯兩題以上=回到第一幕 |
09 導師常問
為甚麼並聯的等效電阻會細過最小的分支?
並聯等於多開一條路給電荷走,總電流變大而電壓不變,所以等效電阻一定下降。
電池的內電阻要計嗎?
DSE 題目若標明「理想電池」就不計;若給內電阻 r,就要用 E = I(R + r)。
燈泡亮度由甚麼決定?
由實際功率決定;並聯時每盞電壓不變,所以加燈不影響其他燈的亮度。
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