科學玩具－熱學－神奇測電條

原文發表於Yahoo奇摩部落格2009年02月07日。

其實這是已經推出很久的創意，網路上很多高手發表過看法與原理。而現在不太普遍的原因是因為大賣場中進這種貨的機率低，一般人不會閒來沒事去測試它的效果，可能按個一兩次之後就失去了新鮮感，所以在便利商店看到它的機會反而高一些，但是鹼性電池的價格可不低哪。我最近看到的一次是兩顆75元。

取出附有神奇測電條的金頂鹼性電池，依照電池上的說明，以手指按壓住測電條兩端的白色圓點，一個在底部，另一個在側邊。按壓之前先預測測電條變色區域的變色情形，然後再觀察實作結果是不是跟自己所想的一樣，這是典型的POE策略。

然而測電條為什麼會變色呢？這是因為電流通過電阻材料時，自由電子和材料原子間發生碰撞而產生熱能，使得材料溫度上升，甚至發熱發光，這就是電流三大效應之一的熱效應，而在液晶材料上所顯示的就是變色效果。

當測電條變色時，不難發現它一定是從固定的一端開始逐漸變色，而不是從另一端。也就是說，可以觀察到測電條的變色帶是從負極開始逐漸變化成黃色的，這和電子流的流向不謀而合，也就是電子是由負極出發，經由導線往正極流動，因此熱效應的產生是由負極開始展開。

而擔任指示角色的測電條其實是一種會隨溫度的變化而變色的液晶材料。但單單只有液晶材質並不以產生足夠的熱能，那麼，產生熱效應的電阻在哪兒呢？其實就正好黏附在變色帶下方，它就是可以導電的非金屬－石墨電阻薄片。當電流通過電阻薄片時，就會產生熱能而使得上方的測電條變色。

測電條與正極之間並沒有直接聯結，而是有紙片與絕緣物擋住，僅留下一個小圓孔，所以平時未按壓白色圓點時，並不會形成通路，也就不會變色。

此外，石墨電阻的形狀是負極端較窄而正極端較寬的梯形狀，故當電池與電阻薄片形成串聯電路時，負極的截面積小（通路窄）而使得電阻值較大，單位時間內產生的熱能就較多，所以測電條總是由負極端開始變色。

若可以產生夠多的熱能，那麼連較寬處的正極端測電條也會變色。最後，我要指出東吳大學生活物理百科中的錯誤。第一個是網頁上的照片是1.5伏特的電池，其測電條是由梯形串聯的方式構成，然而網頁下面的測電條圖片卻是9伏特電池的測電條。但是測電條可分為兩種，1.5伏特的電池是將電阻薄片用串聯的方式結合起來，如同上面手繪圖片的略呈梯形。然而，9伏特電池是將電阻薄片以並聯的方式結合起來，也就是網頁中所附的手繪圖片。

圖片來源：zfang老師的神奇測電條 

第二個錯誤是網頁作者誤把長度和寬度顛倒，但此舉卻造成讀者非常大的誤解。正確寫法應為上下才是長度（縱軸），而左右才是寬度（橫軸）。

內文應該像底下這樣寫才對！

　　最靠近電池電極的電阻薄片因長度最短（電阻最小），單位時間內產生

　　的熱較多（電功率P＝V*V/R），故由此端開始變色；離電池電極最遠的

　　電阻薄片，因長度最長（電阻最大），發熱功率最小，故最慢發熱發亮。

　　當電池電壓降至某一程度後，離電池最遠的電阻薄片，因電阻最大，電功

　　率下降得多，故不易看到發亮情形，但是靠近電池電極的金屬片，因電阻

　　較小，電功率下降得相對較少，故仍可發熱發光。也就是說，若電池的電

　　力充足，才能讓長度較長的電阻薄片發熱而使得測電條變色。