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通過Scratch的歐姆定律模擬實驗案例

39度創意研究所 ? 2020-10-19 14:25 ? 次閱讀

歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發表的《金屬導電定律的測定》論文提出的。

常見簡述:在同一電路中,通過某一導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比,這就是歐姆定律。

標準式:

公式中物理量的單位:

電流的單位是安培(A)

電壓的單位是伏特(V)

電阻的單位是歐姆(Ω)

電路圖如下:

今天,我們就用Scratch來模擬做這個實驗。

電池電壓(V)的滑塊范圍為0到10;
電阻(R)的滑塊范圍為1到10;
當用戶使用滑塊改變V和R時,程序計算相應的電流值(I)。燈泡的亮度隨著電流值的變化而改變電流越大,燈泡越亮。
用戶界面中V、I、R字母的大小也會根據它們的值而改變。

總的來看,程序包含五個角色(電壓角色Volt、電流角色Current、電阻角色Resistance、等號角色 Equal和燈泡角色Light和三個變量(V、I、R)。
圖5-21的其他部分(電池、導線、燈座等)都是舞臺的背景。舞臺中的腳本驅動其他腳本的運行,如下圖所示。

主程序(放在舞臺中)

腳本初始化變量V和R的值后進入重復執行。每次執行時先使用變量V和R計算I的值(變量V和R的值是用滑塊控制的),然后向其他角色廣播一條消息通知它們更新角色的外觀。下圖展示了角色Volt、 Current、 Resistance和Light的Update消息處理程序。

當接收到Update消息后,角色Volt、Current和Resistance根據當前數值改變自身大小(從原始大小的100到最大的200)。角色Light根據不同的電流變量I的值執行將虛像設定為積木,這樣便可以設定其透明度,使燈泡的效果看上去非常逼真。
編輯:hfy

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