2011年2月23日 星期三

逆電流不逆

逆電流不逆
壹、前言
這幾年來從高爾的「不願面對的真相」,盧貝松的「搶救地球」到國內陳文茜、孫大偉監
製的「±2℃」紀錄片,讓許多人開始從漠視地球環境,到關心地球,到有實際行動,「 節能減
碳」幾乎已經成了全民運動。其中有關交通運輸工具的發展,也在這一波綠能漩渦中更受重
視,原本只會在車展中出現的非汽油燃料的概念車,也真的在現實生活中量產上市,日本豐
田汽車(Toyota)在1997 年首部油電混合車_PRIUS 上市以來,就給全球車市投下了一顆超級震
撼彈!甚至根據日本2009 年 5 月份最新汽車銷售數據,不但油電混合車已躍居汽車銷售榜
首,而且在前三名中就佔了兩名,這股節能風潮也因此延燒到高級車市場,如賓士(Benz)、
凌志(Lexus)等車廠也都紛紛推出油電車,看來這股節能風潮會再熱銷好一陣子!
不可否認的,目前油電混合車的售價依然偏高,的確會直接影響了普及率,因此一般汽
油車又該怎麼才能讓每滴油發揮出最高的效能?似乎成了開車族更關心的話題。當然除了良
好的開車習慣之外,定期的保養更是不可馬虎,也因為這樣的節能需求,許多廠商紛紛開發
出各式各樣號稱可以省油的商品,如省油精、省油加速器、或可以將管內之燃油粒子細分化,
達到完全燃燒的產品、渦旋加速進氣產品等實在琳瑯滿目,讓人分不清楚真假。其中還有一
項這幾年來也是非常熱銷的商品_「逆電流」,聽說是日本網友的作品,原本稱為「逆電流制
御」,沒想到竟會紅到全世界。只是「逆電流」,這個名詞聽在一個科學老師耳裡著實刺耳,
但也值得讓我們當作電學教材,來好好檢視應用一番。
按此看全部

2011年2月20日 星期日

電流熱效應的迷思

電流熱效應的迷思
壹、前言
在國中的自然與生活科技學習領域中,「電」的原理與應用占了極大的篇幅。
當然,從重要性與科學史的角度來看,都不難理解這個偉大的發現,是如何影響著
我們人類文明的發展(註一),但若真的要仔細分析其中的生活運用,我們卻極少是
直接使用「電」這種型式的能量,而是透過適當的裝置將電能轉變成其它我們可以
方便使用的能量型式(註二)。例如透過電扇(電動機)將電能轉變成動能(註二),透過
電燈轉變成光能,透過電鍋轉變成熱能等等,有太多太多的發明可以將電能輕易轉
變成我們需要使用的能量,這也是「電」可 以變成人類文明的推手的重要原因之一。
從基礎科學的角度而言,國中所提到電的能量轉換,主要有以下三種:電流的
化學效應、電流的磁效應與電流的熱效應。本篇文章主要放在熱效應的介紹與教學
應用。
按此看全部

2011年2月19日 星期六

鏡像的迷思

鏡像的迷思
一、迷思
「照鏡子」,這件事情幾乎在我們身邊每天不斷的重覆發生,若我們問一下周圍的親朋好
友這件「再平常不過的事」;『鏡子裡面的人是否和你一模一樣?』,相信絕大多數人的回答都
是如此「當然不一樣!我臉上的痣在左邊;鏡子裡面的人痣在右邊,我們兩個左右相反,所
以不一樣。」
這幾乎已經成了我們所認知的平面鏡成像性質的標準答案;「鏡子裡面的像和我們左右相
反」,包含幾乎所有的教科書都是這樣形容(南一版、康軒版、翰林版,光學單元)。但,這樣
的敘述真的適當嗎?
二、明確的條件
科學現象的敘述和一般口語與或文學有一個最大的不同點,那就是條件的說明必須明確
且統一。大家先看圖1 的照片,你會形容這是左右相反嗎?
當然,很多人也許會覺得這是故意找碴,但卻是科學敘述當中一個很重要的概念,當我
們敘述一個平面鏡的鏡像性質的時候,必需先確認物體與平面鏡之間的相對位置關係,一般
在沒有特別強調的情況之下,通常都是指物體(人)和鏡子為平行的關係,而非圖1 是垂直的
關係。先確認了這個條件,我們才能繼續討論下去。
以下的所稱呼的「鏡像」,就都是以物體(人)和鏡子平行所產生的虛像來討論。
按此看全部

2011年2月13日 星期日

窮人家的光電計時器

窮人家的光電計時器
一、前言
在運動學的實驗中,時間的測定是非常重要的一個成功關鍵,尤其在實驗室中,通常運
動物體的距離都不是很長;換句話說,時間也都很短。一般碼表的的最小單位為0.01 秒,其
實在中小學的實驗標準來說,確實已經夠用了,只是控制碼表的還是我們自己,一般人視覺
的反應時間約0.2~0.3 秒(註1)。以自由落體的實驗來說,若實驗落下的距離為2 公尺,時間
約為0.64 秒(忽略空氣阻力的影響),若加上反應時間,測定出來約在0.8~1 秒左右,這種誤
差大到已經完全沒有利用的價值了!
最簡單的方法當然就是排除人為的因素,一般實驗室都會利用光電計時器,準確值可到
0.001 秒以內(部分機種甚至可到0.01 毫秒),一組的市價最少都在萬元以上,大概沒幾所國中
買得起,但最近因為數位相機的興起,已經在市面上出現廉價的高速攝影機(如CASIO 或
FUJIFILM 等),最高速度可達1000 幅/秒(fps),也就是1/1000 秒的誤差,雖然畫質不高,在
分析運動狀態上還是遭遇不少困難,但卻提供了老師另一種實驗上的選擇。是否可以有另外
一種便宜又簡單的計時方式可供選擇呢?
按此看全部

2011年2月10日 星期四

壓電喇叭變身術

壓電喇叭變身術
壹、前言
筆者曾在科學研習雜誌 45 卷第 2 期發表了一篇「發電高手」的文章,內容主要
介紹許多利用身邊隨手可得的材料來製作發電機的方法。其中有一種方法是將音樂
卡片內的壓電喇叭敲擊振動後產生電流,再利用四個二極體排成橋式整流器,將壓
電喇叭發出的交流電整流成直流電之後點亮 LED 燈;筆者更進一步將二個壓電喇叭
並聯以增加發電量(電流);然後再加裝在響板上方便做敲擊的動作,如此便成了一
個有趣又實用的教具—「發光響板」。
雖然已經利用這個小玩意兒完成了一樣教具,然而這個「薄薄的一片」卻讓我
一直忘不了它的存在!這樣一片小小的金屬片就可以發出如此大的電流,而且隨著
振動的力量大小不同;產生的電流也跟著忽大忽小!真是太神奇了,我心裡暗自盤
算著,「這個便宜的小傢伙如果能好好利用,將來前(錢)途將是不可限量!」
就是這樣天馬行空的一個想法,讓筆者甘願利用許多課餘的時間,經過了無數
次的試驗,終於讓我將這小子的利用價值再度發揮到極限!或許沒什麼「錢」途可
言,但卻啟發了我們許多從不一樣角度的思考方法,何事如此?且聽我娓娓道來。
按此看全部