~ 變壓器變變變 ~ 我變，我變，我變變變！ 現場實驗助教及工作人員：TEAL教學團隊 及 長庚電子系團隊 長庚電子團隊：

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1 ~ 變壓器變變變 ~ 我變，我變，我變變變！ 現場實驗助教及工作人員：TEAL教學團隊 及 長庚電子系團隊 長庚電子團隊：
銘洋(大四)、小戴(碩二)、明毅(大二)、柏林(大二)、采宭(助理)、美華(助理) TEAL教學團隊： 允慈老師(竹崎高中)、瀀肇老師(明道中學)、 淑卿老師(秀水高工)、嘉盈老師(南投高中)、 玉珊老師(苗栗高中)、 俊緯(虎尾TEAL助理)、志彥(虎尾TEAL助理)、

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3 頂尖對決 這則神秘故事以近代倫敦為背景，這二位男主角分別曾飾演過金剛狼和蝙蝠俠。劇情充滿轉折與懸疑，描寫兩個敵對魔術師的精采生平，兩人因極度對立而展開長達一生的對決，狂熱、欺騙與忌妒讓雙方企圖凌駕另一方，彼此皆不惜身陷危險與致命的後果。 從他們當年還是魔術師新秀時首度相遇，勞勃安吉爾與艾佛瑞波登就成為勁敵，他們的友情競爭逐步轉變成敵意對立，不僅彼此成為生活中的凶狠敵手，更讓他們週遭親友也陷入致命危機。劇情中間穿插特斯拉的發明，以及他和死對頭愛迪生的對抗。

4 頂尖對決 特斯拉Tesla(1856~1943) 愛迪生 Edison(1847~1931) 變 交流 直流

5 變壓器(Transformer) 變 變 變 動 變壓器的原理與構造 為什麼使用交流電才能變壓？ 『變壓』的原理為何？主要用到的定律是什麼？
為什麼要變壓？ 變 拆解變壓器 變壓器的構造為何？ 咦～課本畫的圖和實際變壓器不相同？！ 變 拆解後之變壓器，可以做哪些實驗？ 接上直流電 接上交流電 瓦時表與馬達，為什麼會 ？ 動 變

6 變壓器(Transformer) Vs / Vp=Ns /Np 為什麼電力公司輸送過來的電是交流電而不是直流電？ 為什麼使用交流電才能變壓？
為什麼要變壓？怎麼變？ 『變壓』的原理為何？主要用到的定律是什麼？ 變壓器的構造為何？ 感應電動勢 磁通量變化 1821年，發明第一個電動機 1831年，法拉第感應定律 法拉第 Faraday(1791~1867) 愛迪生 Edison(1847~1931) 特斯拉Tesla(1856~1943) 1879年，發明電燈 1882年，成立愛迪生公司(直流電) 1888年，交流電動機取得專利 1893年，芝加哥博覽會展示交流電 1895年，尼加拉瓜瀑布水力發電廠輸出交流電 Vs / Vp=Ns /Np

7 史上最早的變壓器～法拉第環 (Faraday’s Ring)
感應電動勢 1821年，發明第一個電動機 1831年，法拉第環(第一個變壓器) 磁通量變化 感應電流 1831年8月29日，法拉第利用一個直徑6吋的鐵環，外面繞著二個銅線圈，其中一個線圈的一端接到伏特電池，另一個線圈則接到電流計。當電池一通電流，電流計上也馬上出現短暫反方向的電流。這個著名的實驗就是史上第一個變壓器。

8 史上最早的電動機 法拉第 Faraday(1791~1867) 影片：世界上第一個電動馬達 1821年，發明第一個電動機
1831年，法拉第環(第一個變壓器)

9 法拉第電動機改良版 法拉第 Faraday(1791~1867) 1821年，發明第一個電動機 1831年，法拉第環(第一個變壓器)

10 電動機的相反：發電機 手搖發電

11 拆解變壓器 穩壓整流變壓器(AC→DC)

12 變壓器(Transformer)的構造 為了減少鐵心渦流的損耗，變壓器通常不用整塊鐵磁材料作為鐵心，而是用鐵片疊製而成，並且在鐵片兩面塗上絕緣材料。這樣渦流便局限在薄片內流動，從而減小渦流損耗。

13 整流(交流變直流) 變壓器(交流電變壓) 穩壓整流變壓器(AC→DC) 直流昇壓變壓(DC→DC) 利用線圈的數目不同 法拉第感應定律：
『磁通量變化』產生感應電壓 問題：直流電能不能變壓？

14 拆解與重組變壓器

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16 變壓～二個圈數不同的線圈 110V → 6V 二個線圈數的比為何？ Vs / Vp=Ns /Np 接上交流電

17 變壓110V → 6V 加上這條鐵心呢？ 接上交流電

18 主線圈接上直流電 磁力線示意圖 接上直流電之後，產生磁場 (假設中間鐵心之磁極為N) N S

19 主線圈接上直流電 磁力線示意圖 (裝有鐵粉的壓克力盒) 接上直流電之後，產生磁場 (假設中間鐵心之磁極為N) N S

20 N (剉刀) (剉刀立刻帶有磁性) (手上放一個磁鐵) S 接上直流電之後，產生磁場 (假設中間鐵心之磁極為N) N S 接上直流電之後，產生磁場 (假設中間鐵心之磁極為N) N S

21 將直流電換成交流電 磁力線示意圖 S N N S N S 接上交流電之後，產生時變磁場

22 將直流電換成交流電 (碰一下立即移去剉刀，可發現剉刀之磁性已去除) N 為什麼磁鐵會一直跳動? (手上放一個磁鐵) S
接上交流電之後，產生時變磁場 接上交流電之後，產生時變磁場

23 將直流電換成交流電 電磁爐基本原理： 內有線圈， 金屬鍋 利用兩萬赫茲以上的交流電變化， 以電磁感應產生渦電流，
利用渦電流的電流熱效應讓鍋子發熱。 1855年， 佛科(Foucanit,1819~1868)發現渦電流 接上交流電之後，產生時變磁場

24 磁力線怎麼畫？ 磁力線示意圖 接上交流電之後，產生時變磁場

25 磁力線怎麼畫？ 磁力線示意圖 磁力線示意圖 接上交流電之後，產生時變磁場

26 套一個鋁環，為什麼會浮起來？ 解釋 (基本版)： 因為鋁環上有磁通量變化，使得鋁環上有感應電流。(稱為『渦電流』) 渦電流所產生的感應磁場方向和原磁場相反，因此二者互相排斥。 解釋(進階版)： 磁力線示意圖 接上交流電之後，產生時變磁場

27 再套一個鋁環呢？ 磁力線示意圖 接上交流電之後，產生時變磁場

28 交流電？ 直流電？ 先把電源關掉，再瞬間打開電源， 為什麼鋁環會跳起來？

29 瓦時表之原理 鋁盤為什麼會轉？ 夏日炎炎，吹冷氣消暑，但電費可不便宜喔～ 台電公司是怎麼算電費的？
1824年，法國物理學家阿拉哥(Arago）發現 當銅質或鋁盤旋轉時，吊在上面的磁鐵也會跟著轉起來。 反之，若轉動磁鐵，則吊在上面的圓盤,也會跟著轉起來 接上交流電之後，產生時變磁場

30 鋁盤為什麼會轉？ 鋁盤移動呢？ 1824年，法國物理學家阿拉哥(Arago）發現 當銅質或鋁盤旋轉時，吊在上面的磁鐵也會跟著轉起來。
反之，若轉動磁鐵，則吊在上面的圓盤,也會跟著轉起來 (感應馬達基本原理) 鋁盤為什麼會轉？ 鋁盤移動呢？ 示意圖，與上圖情境不太一樣 接上交流電之後，產生時變磁場

31 電動機(Motor馬達) 電動機(馬達)之原理 轉子與定子 電動機(馬達)之分類 (直流馬達)
1852年，發現直流馬達(電動機)與發電機原理之可逆性。 1888年，Tesla 取得感應馬達之專利，西屋公司跟Tesla 買此專利。 1889年，Dobrowlsky 發明三相感應馬達，得到鼠籠型轉子的專利

32 直流小馬達

33 感應馬達與鼠籠型轉子 馬達的設計上，除了利用交流電相位的變化以產生變動的磁場外，更可以利用變動的周圍磁場，以感應中間轉子以產生磁場，如此轉子可以不必再纏繞線圈，亦不需有炭刷等構造，而可簡化轉子的構造，如感應電動機（單相和三相）的鼠籠轉子，在積疊的鐵心中穿插銅棒或鋁棒，兩端利用短路環短路變成鼠籠型，經周圍變動磁場感應，產生渦流及磁力而旋轉，如右圖 感應馬達 以線圈繞成的電磁鐵為周圍的磁場， 以感應的方式讓轉子產生渦電流而旋轉。 鼠籠轉子 (為何是斜的？)

34 鼠籠轉子 將鼠籠型轉子置於變動的磁場中 為什麼會轉？ 1888年，Tesla 取得感應電動機之專利，西屋公司跟Tesla 買此專利。
1889年，Dobrowlsky 發明三相感應電動機，得到鼠籠型轉子的專利

35 鼠籠轉子 將鼠籠型轉子置於變動的磁場中 為什麼會轉？
將鼠籠型轉子放置在變壓器上，打開110V的交流電源，移動鼠籠型轉子，若轉子剛好位於變壓器鐵心的正中央，則轉子不轉動。 若轉子位於變壓器中央鐵心與兩邊鐵心之一，打開110V的交流電源，則鼠籠型轉子轉動方向將轉向中央鐵心之方向轉動。 移動鼠籠型轉子(連同木製支架)，在通以110V交流電的變壓器鐵心上的不同位置，觀察籠型轉子轉動方向。

36 其他種類的馬達 內圈式馬達 外圈式馬達 步進式線圈磁場

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38 親身體驗 實驗後，乾電池請留在桌上 DIY