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    聖誕燈飾與 STEM

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    聖誕節又快到,家家戶戶都會在家佈置聖誕樹和掛上聖誕燈飾,有時候會發現當中會有一兩個燈泡壞了不亮而影響成組燈泡開不了燈,甚至會因此而成條燈飾棄置。

    從聖誕燈飾認識電路

    外表是一串串的聖誕燈飾常被人誤解,以為一定是串聯電路,如果細心留意接駁每個燈泡的電線位置,就會發現有些燈泡會有兩條電線接駁,而有些燈泡就有三條電線連接著,為甚麼有所不同?
    那是因為一般常見理想的聖誕燈飾是由多組並聯電路所組成,接駁位置會有三條電線,分別在每組電路的頭尾位置。當中有些燈飾的設計會減低成本,會在各並聯部分中加入串聯電路的方式接駁,而串聯部分就會出現兩條電線。

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    串聯電路和並聯電路的最大分別是什麼?

    「串聯電路」就是電阻一個接著一個成串的連結在一起,組成一個沒有分支的電路。「並聯電路」就是有兩個以上的電阻並在一起的連接,他們的一端接在一起,另一端也連接在一起,兩個節點是以外加的電壓,形成一個有分支的電路。

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    並聯電路有分支,兩者布線格局完全不同,各有利弊。
    並聯電路有分支,兩者布線格局完全不同,各有利弊。

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    串聯電路沒有分支的電路。
    串聯電路沒有分支的電路。

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    非焊接電線工具

    如果沒有焊接工具,在家使用電線接駁燈泡學習電路實在有點困難。利用
    導電筆畫出來的電路比傳統電線方便,可以不用電線焊接,如要修補就只需利用這隻筆重新畫上線條就可以修好。

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    導電筆的墨水有銀的物質,只要在相紙上畫出電路,再接上電池,就可以令燈泡發亮。
    導電筆的墨水有銀的物質,只要在相紙上畫出電路,再接上電池,就可以令燈泡發亮。

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    傳統的電路需是通過電線。
    傳統的電路需是通過電線。

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    串聯電路示範

    當有電通過串聯電路時,串聯燈泡會發亮(圖一)。當有其中一顆燈泡壞了,就不再是閉合電路不能通電,其他燈泡就不會發亮(圖二)。

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    圖一
    圖一

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    圖二
    圖二

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    並聯電路示範

    當有電通過並聯電路時,並聯燈泡會發亮(圖三)。當有其中一顆燈泡壞了,電流就不會走往壞燈泡的路徑,其他路徑的連接並是閉合電路,其他燈泡仍會發亮。同時,如果利用3V的電池輸入在並聯電路可供多個燈泡發亮,但是並聯接駁的燈泡愈多,燈泡的亮度會降低(圖四)。
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    圖三
    圖三

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    圖四
    圖四

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    想一想

    利用3V的電池只可以在串聯電路中令一個燈泡發亮,再想接駁多一個就不能。為甚麼?
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    可以推斷燈泡的電壓約3V,故此要令多一個燈泡發亮就需要6V電池。

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