2012年12月16日

科學玩具-電學-柯南的挑戰

柯南的挑戰

內容物:一隻LED筆和三張遊戲關卡

一號卡片說明
卡片上有一組迷宮圖形,其實就是要讓你走迷宮闖關,每條正確的路線上都塗有黑色線條,但因為各路線顏色相近,所以分辨不太出來。這時,拿起LED筆將接觸點放在起點上開始移動,如果所走的這條道路是對的,那筆上的LED就會發光,如果經過的是錯的路徑就不會發光。

二號卡片說明
卡片上有一副圓形標靶,在每一個圓圈裡有三至四個選項,讓你隨機選擇,也就是要讓你用LED筆去接觸所選定的黑點。如果,選到的黑點是塗有導電物質的,LED就會發光,也就是得分;如果所選擇的黑點上並沒有塗料,那LED就不發光。

三號卡片說明
卡片上有十個是非題,都是關於柯南這套漫畫的敘述。而在卡片右邊每題都有兩個黑點,如果你認為這題答案是對的話,那就把筆上的接觸點放在代表O的黑點上,LED就會發光;若正確答案是錯的,那就必須把筆上的接觸點放在代表X的黑點上會發光囉。

這是一個科學教具,而跟科學有關的地方就在於它的導電原理。我一看到就有想買的衝動,因為它真的和國中教材有關:石墨是會導電的非金屬,但跟金屬比較起來導電性並沒有這麼好,電阻值說真的還蠻大的,功能並不能完全替代金屬導線,只能當惰性電極,所以根本沒有足夠的電流來點亮LED

所以LED筆的兩個小鐵片應該是接到電阻偵測晶片,偵測所接觸到物質的電阻大小,只要不是電阻過大的絕緣體,能產生一點點電流的話,就會讓內附水銀電池的電流直接流向LED,讓它發光。

也就是說,除了一般常見的金屬的導電性沒問題外,在可以讓石墨附著的地方塗上石墨,LED同樣可以發光。理論上,較潮濕的皮膚電阻值較乾燥皮膚大幅降低,是可以導電的,所以可以用來測試人體各部位皮膚的導電程度上的差異。
一號卡片正面斜斜的看隱約可見正確路徑
(這是因為表面不同材料光線反射程度的差異)

二號卡片背面(中央部份)隱約可見答案

三號卡片背面(左上角)隱約可見黑點

小小的玩具都可以蘊含著教科書中的科學原理。國中的理化教到導體與絕緣體時,一定會做到的必考題:石墨是可以導電的非金屬。同素異構體的鑽石是不能導電的!

延伸實驗
1、竹筷乾餾後的碳棒與四個1.5伏特電池串聯,用來檢驗可否使LED燈發光,可以
  檢驗乾餾的碳棒是否完全為石墨棒。
2、完全乾餾後的碳棒當做電極接上高電壓(約100V),再將用兩根電極接觸,就
  會產生電弧火花。

備註
電弧光(arc)最早由戴維(Davy)發展出來,而他的實驗室助理法拉第(Faraday)發明了發電機以後,電弧燈所需的電力才供應無虞,但其亮度太亮太刺眼,不適用於家庭照明所需。

爾後,斯旺(Swan)將電弧燈進一步改良成真空燈泡,使用的燈絲就是發光的碳。之後的愛迪生(Edison)才投入燈泡發明的工作,他所成功利用的材料是竹絲在無氧環境下加熱碳化後的材料。

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