8 件展品参观路线

从发电机到芯片

跟随电能,从产生的地方,到驱动电机或把两个数相加的地方。

顺着电流前进:风和阳光发电,电网和地下电缆输送电能,电池储能,最后由电机和芯片里的开关使用。

这条路线沿着电流,从发电的地方一直到做功的地方。风和阳光用来发电,电网和地下电缆输送电能,电池储存电能,电机和芯片中的开关使用电能。

每站都会出现电压和电流这两个量。两者的乘积是功率。路线会解释为什么远距离输电要升高电压,为什么电池电压变化很小,以及为什么芯片只需几伏电压。

  1. 01
    图 78 · 原理馆

    风力发电机:可交互模型,看叶片如何转

    叶片长 61 m 的风机,在狂风里发的电并不比在清劲风里多,因为风速一过 11.4 m/s,它就把叶片转离来风。

    把「风速」提高到 11.4 m/s 以上,观察叶片怎样转向以避开来风。

  2. 02
    图 67 · 原理馆

    太阳能电池板:怎样把阳光变成电

    充足日照下,一块 60 片电池的屋顶电池板产生约 300 瓦,而这些电力都来自每片硅内部的电场。

    遮住一个电池片,看看整块面板损失多少输出。

  3. 03
    图 44 · 原理馆

    电网:电是怎样送到你家的

    电力以 345,000 伏离开发电厂,以 220 伏到达插座,因为高电压能使电流以及导线中的热损耗保持较小。

    从发电站到墙上插座,追踪电压的变化。

  4. 04
    图 45 · 原理馆

    地下管线:街道下面有什么

    韩国道路规定要求给水干管至少埋在路面以下 1.2 米,排水干管至少埋深 3 米,因此四类管道和电缆都集中在最上方 2 米内。

    挖一个 2 m 深的坑,数一数遇到了几种管道和电缆。

  5. 05
    图 49 · 原理馆

    锂离子电池模拟器:充电并追踪离子

    每次为一节 18650 电芯充电,约有 7 × 10²² 个锂离子离开金属氧化物,挤入石墨片层之间。

    给电池充电,观察锂离子怎样进入石墨。

  6. 06
    图 09 · 原理馆

    电动机模拟器:逐步理解工作原理

    从 1821 年 Faraday 的汞中导线,到电动汽车内部的磁体,八种电动机都依靠电流与磁场之间的同一种推力转动。

    增加负载,观察电机怎样减速并吸取更大的电流。

  7. 07
    图 72 · 原理馆

    晶体管是怎样工作的

    一块芯片上有 160 亿个晶体管,每一个都靠栅极上几伏的电压来开和关,而栅极从不接触下面的硅。

    提高「栅极电压」,直到导电沟道打开。

  8. 08
    图 26 · 原理馆

    逻辑门怎样相加:和位与进位

    这块电路板用 20 个逻辑门计算 7 加 9,拨动开关后,最后的进位在 8 个门延迟后到达。

    计算 7 加 9,沿着逻辑门追踪进位。