2023-05-29|閱讀時間 ‧ 約 4 分鐘

【自然裡的自然課。百景】其之五十六。怎麼連接能讓電力變強？

今天自然課的主題是：「怎麼連接能讓電力變強？」

這個主題點出了兩個重點，一個是「連接」，表示今天的重心會放在連接的各種排列組合上。一個是「電力」，我們測試各種排列組合的目的是什麼？是為了要找出能夠讓電力變強的排列組合。

#用核心問題框構出思考的方向

為了能夠快速測試各種組合方式，我們用了麵包板，以及電路圖來紀錄曾經測試過的組合種類。

#少年們理解了用示意圖進行紀錄的好處

燈泡可以很直覺的反應電力強弱

但最關鍵的問題是，我們怎麼知道電力變強還是變弱？幸好，我們並不用知道確切的電流或電壓的「數值」，只要看燈泡的「亮度」有沒有變化就好了嘛。

於是，我給了他們一段時間，自由的組合電池、電線、各種零件與麵包板，熟悉材料並紀錄下過程中發現的所有事情。

然後開始進入正式挑戰。從這裡開始，我給了他們限制與任務，而少年要像是玩解謎遊戲一樣，找到突破的方法。

第一關。條件：三顆電池與一顆燈泡都要用上。 A. 找出燈泡最亮的連接方法。 B. 找出燈泡最暗的連接方法。 C. 進階任務。找出增加或減少電池，燈泡亮度都不會變化的連接方法。

懂的就懂，我想要透過任務讓少年們自己找到「串聯」與「並聯」的方法。讓燈泡最亮的方法非常直覺，把電池串接起來，用越多顆燈泡就會越亮。但讓燈泡最暗的方法呢？

少年們在混沌中打轉了許久，直到最後才有人差一步就能做出來。後來經過提示（白板上那個像電風扇的連接方法）和示範，少年們和我都同意，當初想到「並聯」的人，真是個天才。

每次都至少會用掉兩塊白板

最後我們討論今天發現的，串聯與並聯的特性。因為電力單位還沒有入場，所以我們的討論之中，充滿了「一顆電池的時間」、「一顆電池的亮度」這類以現象為單位的描述法。這些描述同樣有用，更貼近他們的經驗，並且為之後正式進入電力單位埋下伏筆。

#電的相關屬性開始慢慢浮現 #電量與電力的概念正式分家

「我到現在都還沒有和你們說明『原理』，因為不用知道原理也可以妥善地『使用』這些現象。」「就像我們今天知道了並聯和串聯。」A 說。「只要我們確定怎麼做，會產生什麼結果就可以。」B 這麼說。

「對，即使我們都不知道為什麼會這樣，但光是知道並聯和串聯的不同，就給了我們能力去更好地使用電。就像是在人們還不知道『電子』的存在的時候，電燈就已經在美國準備開始大量進行鋪設了。」

但這並不代表原理不重要，但這是之後，我會讓他們理解的。

經過了今天一連串的摸索，他們不僅是知道串並聯的「接法」與「定義」，更能深刻的理解串並聯的「特性」與「效果」。但時間只夠我們完成第一關卡，第二關卡就留待下一堂課吧。

2023.05.24

=== 【課程筆記】

串聯非常直覺能夠理解，相對來說，並聯就很不直覺。
讓燈泡變暗，少年們直覺想到的方法是：連接多一點燈泡（但和條件衝突）、用長一點的電線（重要：這是對電阻的直覺認知，但實作起來太麻煩。）
將電池互相反接（正極對正極）也不直覺，不然這也是一個讓燈泡變暗的連接方法。
很神奇的是，將多個燈泡並聯，接上 9V 電池，燈泡的反應會像串聯一樣，並聯越多顆亮度越暗。我還沒找到原因，目前猜測是 9V 電池設計上輸出電流上限很小，還需要後續驗證。

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