這不是馬蓋先之EMP

(請注意：以下言論許多都以馬迷角度發言，不喜好者請勿觀看)

上週AXN撥出新版馬蓋先(看完之後有一個聲音一直告訴我，這不是馬蓋先!!這不是馬蓋先!!這不是馬蓋先!!)
其中第一段的科學應用(這才是重點，卻被胡亂帶過)就是利用電磁鐵來干擾警衛的無線電
製作細節影集沒有交代(可能怕被罵吧)
但從畫面上，馬蓋先拿出來的應該只是單純用電池連接電磁鐵而已

天啊!!這不是馬蓋先，這不是馬蓋先，這不是馬蓋先

沒錯，線圈通電會產生磁場
當然同時間也會產生電磁波(但必須是變動磁場，這又是另一件事了)
電磁波如果夠強，頻率又對
理論上就會影響電子產品(其他非電子元件的電器幾乎不受影響)
但一般的通電可沒辦法產生如此強大的電磁波
基本上要能夠產生影響電子元件大概要到電磁脈衝的等級才有可能
電磁脈衝(Electromagnetic Pulse，EMP)顧名思義就是一個極短暫的高能電磁波
通常是核爆、閃電、或其他超高壓裝置瞬間釋放能量所伴隨產生的電磁場
EMP經常出現在許多電影情節中
不過通常都太誇大了
但EMP卻是真實存在的，不是科幻小說的情節

要能夠製造出EMP的首要條件就是高壓
看影片的裝置
應該沒有高壓產生器
單純用電池,，要在1公尺內影響電子產品
功率也絕對不夠
天啊!!第一集就搞成這樣...

我們利用之前的高壓產生器(用高壓電寫字)當作發射器
再用實心銅線繞成線圈(不要用漆包線，電壓太高了，漆包線無法絕緣)
高壓線的其中一端接上線圈
另一端連接上開關再和電源相接

試試看我們作的EMP
計算機很容易被影響
一般計算機被影響的很嚴重

工程用計算機必須按下開關才會有明顯的影響
不然就要更接近才行

數位型的撥放器也是
有些會變成快轉

有些甚至直接當機

當然也會影響FM的收訊

這才是EMP

忽然覺得理化老師要被列管...

昆蟲觀察盒&玄機杯

我喜歡拼拼湊湊的東西
就像是積木一樣的概念
許多東西莫名其妙組在一起它就是剛剛好
我也不知道為什麼
大家彷彿說好的一樣...

之前因緣際會買了一批超級便宜的38mm平凸透鏡(一個不到5元)
因為是壓克力的
雖然光學效果不是很好
但直覺告訴我它就是個好東西

買了一堆
之前狂送給一些科學同好
自己也剩下沒幾個留下來玩
沒想到放到50ml的燒杯"將將好"

根本就像量身訂做
這能幹嘛~~
我也不知道...

後來又在五金行發現化妝品用的分裝罐(一組25元)

媽媽咪啊~~
雖然大了一些些，但也是剛剛好
兩層的分裝罐
焦距竟然對得剛剛好
剛好可以當作昆蟲觀察罐
手邊沒東西
先用50元硬幣權充一下
因為下層是透明的
打光也很方便

想起之前輔導團秀玲老師分享的玄機杯
放張紙在下層的杯底
遠看不成形
裝入水之後...
因為水和壓克力的折射率差不多
讓原本壓克力平凸透鏡變成一整塊的水(或也可以稱為一整塊的壓克力)
就可以觀察到內層的圖案了

完全不用加工
就是剛剛好
很多人問過我
那如果沒有剛剛好呢？
ㄜ~~~
A計畫都成功了
我怎麼會知道B計畫是什麼??

用高壓電寫字

好久以前買了冷光燈管作實驗
冷光燈管需要高壓電才能啟動
所以需要再買一個啟動開關
大該有3KV左右

之前就利用這個啟動開關在閃光燈裡面產生一條可見的電流

我喜歡沒事坐在實驗室裡
玩著玩著就會有靈感
發現這個高壓電產生的溫度還真不是普通的高!!
保守估計在針尖處至少有千度以上

如果在木板上用鉛筆先塗上痕跡
高壓電就會沿著鉛筆易導電的地方燒出美麗的圖案
這種科學造成的美真的讓人無法抵擋
或許也只有我們這種無可救藥的科學人懂得欣賞吧...
別說科學人理性得讓人討厭
我們也有屬於我們無可救藥的浪漫啊~~

網路實驗別亂做啊

最近開始上熱學
就會開始看到有人在傳類似這種影片
(之前還有一個版本是烤香腸的，不過找不到了)

廢物利用是很好
但這真的不好啊~~

首先
鋁罐的內層並非金屬鋁
為了讓鋁罐可以更耐酸鹼
內層會有一層塗膜
(南亞塑膠官網資料，http://www.npc.com.tw/j2npc/zhtw/prod/Extrusion%20Coating%20Copolyester%20Resin[Type%20No.386E])
其實仔細觀察就會發現
用三用電表量量看
也是不會過電
雖然這層膜耐酸耐鹼
但可經不起直接加熱這樣的摧殘啊
直接加熱的結果勢必會將這層聚酯膜熔入食物中
會不會死人我不知道
但鐵定百害而無一益

就算很勤勞的把內層的膜去除掉
OK了嗎？
想想看
為甚麼現在的食品容器一直在強調使用304或316的不鏽鋼？
鋁鍋不是輕巧又便宜嗎？

食物在鋁鍋的烹煮過程中可能釋放出少量的"鋁離子"(主要還是接觸到強酸或強鹼的緣故，但一般烹調其實不太會是強酸或強鹼環境)
而鋁離子"可能"又是阿茲海默症的原因之一(不過，此說法應該是被推翻了)
(維基百科資料，https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E5%85%B9%E6%B5%B7%E9%BB%98%E7%97%85)
但除了"鋁離子"，鋁鍋在加熱使用過程中也會溶出"鋁元素"
雖然"鋁元素"對人體的危害也尚未有明確的定論
(國家環境毒物研究中心，http://nehrc.nhri.org.tw/toxic/toxfaq_detail.php?id=17)
話是這麼說
只是....
心裡那關過不去啊~~

總之
實在不建議用易開罐(鋁罐)直接加熱烹調食物
網路實驗，看看就好
杯杯有練過，小朋友不要學

對流方向的觀察_加高版

上一篇對流方向的觀察如果仔細看
下降的氣流還算明顯
但上升的氣流就只能在煙囪出口的地方看得到了

高度當然是個主要的問題
高度不夠，溫差就不明顯，對流也就出不來
所以當初為了解決這個問題
降低了熱源的高度
但似乎還是不夠
索性直接疊兩層上去
理論上應該可以看到上升的氣流
理論都只是理論
試試看就知道了

果然效果不錯

右側明顯出現沉降氣流

左側因為下方有熱源

所以出現上升氣流

定案，可以上菜了

對流方向的觀察

這玩意兒真的有趣
雖然不是新創意了
但自己親自去操作，感覺還是很不一樣的
將力升老師原本的設計修改了一下
煙囪換成鐵罐
煙霧的來源雖然燃燒紅磷效果真的很好
煙的量夠大，加上十氧化四磷較重
沉降和對流的效果也容易出來
但十氧化四磷有強烈的脫水性(不輸濃硫酸喔~~)
若不小心吸入，還是有相當的危險性
所以還是選擇用香比較安全且方便

熱源原本用酒精燈
但感覺太高了
在箱子內部不容易看到上升氣流
一般的小蠟燭又不夠熱
所以乾脆把燭心換成酒精燈棉線
TURBO的效果果然有差

但用線香的煙霧效果確實不好
如果量太大，因為較輕
容易在箱子內亂飄，就不容易看出對流方向
太少也不好觀察
怎麼辦呢？
幫他打燈好了
左右各放了兩支強光手電筒(在簡易版投影顯微鏡出現過)
廷得耳效應發威，只要兩根香就可以了
再看看煙囪的上方
熱源的那端明顯許多煙竄出
另一邊的煙就幾乎都是下沉了

如果要用燈泡當熱源也可以
參考一下自動吸金爐這篇吧

                                          

煙囪效應

之前賽E趴第二場的觀課活動邀請曹力升老師分享熱學的教學
大家利用蠟燭觀察煙囪效應，玩得不亦樂乎!!
玩著玩著，問題似乎也玩出來了
如何知道對流效果變好了呢？
這只能間接觀察了
看燭火的大小當然是一個方法
但因為燭火的大小有上限
因此也不容易有具體的結果
加上操作變因如果是煙囪的高度
熱源的大小卻無法被控制住
這樣整個實驗就必須重新設計思考了

4年前寫了一篇走馬燈的探究教學
其實應該還有一些參考價值
我們將熱源改成白熾燈泡(用鹵素燈也可以)
上方架上紙杯當作走馬燈(製作細節請參考上篇)
走馬燈的旋轉動力就是空氣對流所產生的動能
對流效果越好，空氣流動越迅速，走馬燈當然也就轉得越快

我們利用大的透明塑膠片
就可以做成兩個不同高度的煙囪
透明的煙囪更方便觀察走馬燈的轉速
熱源不穩定的問題也解決了
對流效果越好
走馬燈就旋轉的越快

很多教學設計就是這樣衝擊出來的
不做實驗真的很難過啊!!

這是約定俗成?還是自然原理?

日前聽到兩個老師在爭執(其實是討論啦)紅藍立體眼鏡應該是左紅右藍還是左藍右紅?
討論內容頗深
小弟實在聽不太懂
其實也是不想聽
這有什麼好討論的??
(依坊間業者的製作就是左紅右藍，但不能左藍右紅嗎？左藍右紅就會沒效果嗎?)
卻讓我想起一題經典的題目
「檢流計會順電流方向偏轉還是電子流方向？」
這是甚麼爛題目啊~~
但參考書卻是不斷的出現
"標準答案"是電子流
這種題目很容易讓學生誤以為是自然原理造成這樣的現象
電子流推動指針??
但這完全是因為儀器構造的問題啊~~

我們有許多約定俗成的東西，沒有道理，就是習慣
右邊為正，左邊為負
紅色為正，黑色為負
北邊為正，南邊為負
上面為正，下面為負
公的為正，母的為負
凸的為正，凹的為負
順時為正，逆時為負...
有人規定一定要如此嗎？
當然沒有
交換會怎樣嗎?
當然也不會

檢流計的設計就是如此
紅色(正極)在右邊,，黑色(負極)在左邊
接對時，指針向正的方向偏轉
接錯時，指針向負的方向偏轉

這樣就會符合一般人的期待與認知
何謂接對？(指有正負極之分時)
電池與電器正接正，負接負
電器與電器正接負

為甚麼有時正接正？有時又正接負？
這是歷史的的問題，不是科學原理
約定俗成的結果就變成了一個讓人難以理解的接法
因此後續發展的化學就修正了這個正負的名詞
用了陰極、陽極這樣的稱呼
不管電器電池(在化學裡也沒有電器和電池，就是一個化學反應)，一律陰陽相接
如此便合理多了

再回到檢流計的問題
右邊是紅色(正極)，左邊是黑色(負極)
接對時，電流從正極(右邊)流向負極(左邊)
因此檢流計指針偏往正的方向(向右)
所以就出現了順電子流方向這樣的答案出來
難道我不能將檢流計的正極放在左邊嗎?
這樣做會被抓去關嗎？
美少女戰士會代替月亮來懲罰你嗎？
不會嘛~~~
但這時檢流計就會變成順電流方向了
自然定律出錯了嗎??
當然沒有
檢流計的偏轉一定遵守右手開掌定則的結果
而不是電子流或電流方向
這是約定俗成，不是自然定律

再回到紅藍立體眼鏡的事
不想說了
我就默默地走開就好了
這件事2011年就已經說過了
有興趣的人看一下吧
http://l0930984547.blogspot.tw/2011/11/3d.html

電人玩具_修正篇

先承認一件事

我是大豬頭!!

先前解剖了電人玩具的元件

我預期這玩意所產生的高壓應該是脈衝直流電

坦白說

我也沒去證實這件事

只是通電池啊

似乎理所當然認為產生的高壓應該也是直流電

用電表量出來有50V左右

好像也是一件合理的事

但總覺得哪裡怪怪的

如果只有50V

左右手分別握住導電端

還會感受到這麼大的電壓嗎?

實驗結果告訴我

只通入1.5V就有感覺!!

所以我一定有那裡弄錯了

但卻沒有仔細求證

首先先確認是否為直流電

這簡單

接上LED就知道

如果是直流電

反接就不會亮

但...

亮了!!反接也亮了!!

是交.流.電.

頻率呢?

老方法上場

接上太陽能板再利用擴音機放大

沒錯

很明顯是LED的閃頻造成聲響

用手機測得的頻率約60Hz上下
(附註：這個音頻感覺上不好量，數據有時會差很多)

電壓呢?

1.5V的電池產施的電壓就有AC120V左右!!媽媽咪啊~~

難怪左右手分別拿電線都會有感覺

那我怎麼會測到50V這個數字呢?

原因竟然簡單到讓我藍瘦香菇...

我的電表DC200V波段壞掉了...

一連串的錯誤

造成了離譜的結果

或許這又再一次證實了實作的重要

不要相信自己豬腦袋的推論

作!!就對了

後記
結果用電表量了一下電流大小
天啊~~電表的顯示又是直流電的樣子
(反接會呈現負號)
我已經不知道該怎麼玩了

電人玩具

"電"這種東西就是讓人又愛又怕
其實許多事情會怕往往不是很懂，就是完全不懂...
會讓你感受到通電
當然第一條件就是電壓要夠大
以人類來說多少電壓可以導電呢？
這是一個有很大空間的答案
就像聲音頻率多高人類聽不到一樣
每個人差很多的!!

以勞工安全衛生設施規則第 249條規定
24V以上就要作到絕緣(http://www.ilosh.gov.tw/media/2825/f1402383955395.pdf)
也就是說，24V以上就有可能會導電
當然，和台灣潮濕也有關
荷蘭就規定到50V(歪國人比較耐電嗎???)
電壓大到可以讓人體導電之後
才會有觸電的危險
但會電死你就和電壓沒有"絕對關係"了
從能量的角度來看
能量只要夠大，又集中在脆弱的器官
就可以會搞死你

電能的計算主要就是焦耳定律
P=I^2*R
因此能不能電死你的關鍵就是電流了
一般人會認為電壓增加，電流也會跟著增加
那是建立在歐姆定律成立的前題下
但許多利用電池的電器，或是電源功率不足的情況下
電壓增加，電流卻不會等比例上升
這時功率的關鍵因素就要回到焦耳定律了

那如果電壓高(超過24V，甚至更高，比如靜電就可能超過數千伏特)但電流小(個位數的毫安甚至是微安)呢？
通常電流就只會通過皮膚表層(身體內部電阻較大)
因此只會有疼痛的感覺
大部分對人體是無害的
因為功率小，且沒有通過重要且脆弱的器官

以電人玩具來說
其實裡面只有4.5V的鈕扣電池
那怎麼會電人呢??
拆開看裡面的構造感覺很簡單
利用了一個電晶體來快速開關(原理我也不懂)產生磁場變化
再通過兩組線圈來變壓
就可以產生高壓的脈衝直流電

拆下來接在4.5V的電源
再用電表量看看
超過50V啊
(附註：這種脈衝直流電是否可以直接用電表量我也不清楚，電表的數字會一直跳，豬腦袋裝的東西有限，不懂的東西太多了，說錯就請見諒吧)
這絕對會讓你有感覺的!!

那電晶體的切換速率是多少呢?
拿一個線圈當作感應
再接在喇叭上
就可以聽到轉換的頻率了

用手機量量看
大約100多赫茲

感覺上這玩意一定還有其他用途
放在代辦事項上
可能會等個幾年吧...