電弧打火機改裝雅各天梯

下班到五金行買垃圾袋
結帳時剛好望到櫃台擺了一台漂亮的打火機
吸引我的不是打火機，而是上面的標籤"電弧打火機"
理化老師的直覺告訴我，300~~老闆，包起來!!

整個鐵盒裝其實滿有質感的
打開還有"噹"的一聲
上面的花紋也很酷
裡面只有一個仿一般打火石滾輪的開關
按下去就會在上面產生高溫的電弧
很容易就可以點燃紙張
感覺就是專門要給理化老師要拿出來點火的雞司頭

但這不是開箱文，這是哀悼文
因為...他即將為國捐軀了

拆開來看
裡面作工還算可以，用了一顆鋰電當電源
拆下電極，塞入兩根鐵絲中
就是小型版的雅各天梯了
通電後因為功率還是不夠(溫度不夠高)
所以無法看到明顯的上升，哪怎麼可以叫做天梯!!
所以用瓦斯槍給他一點溫度
電弧就上升了!!

感謝您為國(科學)捐軀...

復古酒精打火機

之前買了一些電弧打火機
也利用裡面的元件改造了雅各天梯和打點計時器
留下了許多外殼

這個外殼做工不錯，當然捨不得丟
忽然有了一個靈感
不然改成復古型的煤油打火機好了
但我沒有煤油，就填充酒精試試

拆下一組打火石的打火機
剛好可以塞進打火機的外殼(大家都說好了...)
裁下適當的長度
拆下內部的瓦斯管道
順便也擴孔，方便等一下穿燈芯

燈芯的部分就用不要的純棉毛巾
注意，一定要用純棉
燒起來才不會結球，吸附酒精的效果也較好
塞入外殼中，空餘的地方再塞入更多的毛巾棉線用來吸附酒精
原本底部有一個USB充電孔
不要封住，剛好可以將多餘的酒精排出

另外再剪一片鐵片蓋住棉線的地方
避免酒精燒過去，也比較安全

點火，燃燒
蓋上，熄火

不建議小朋友製作
純粹給理化老師自嗨用的就好

影片如下

火焰離子化空氣

這是無意間發現的現象
利用電晶體串聯接成達靈頓電路，可以偵測到極微小的電流
所以用手握著就可以輕鬆導通電路

當然也就可以偵測高電壓的靜電或光電效應(?)或水位偵測器

但如果直接加熱B極
高溫的火焰讓空氣離子化(?)也可以導通達靈頓電路
不管是PNP或NPN都可以

 

那究竟是火焰的影響？還是溫度的影響呢？
找出我能拿到沒有火的最高溫就是點菸器作的解焊機
結果NPN可以，PNP卻不行？所以溫度才是關鍵？
這代表甚麼意思呢？

之前利用電弧打火機作成的雅各天梯
也是利用火焰讓電弧上升

這樣的現象可否用在消防設備呢？
我也不懂
不懂的東西真的太多了!!滿足不了我的求知慾啊~~

帶電粒子在磁場中的現象

這又是一個很直觀的實驗
載流電流在磁場中會因為勞倫茲力而移動
其實就是我們常用的右手開掌定則
之前做過兩個有趣的裝置來玩

其中一個還可以客觀量出勞倫茲力的大小

但這是因為有導線的關係
我們可以間接看到導線的移動，當作是電子(電流)的偏向
但如果單純只有帶電粒子呢？考試常考的...(唉~~)

之前常用的電弧打火機就是利用高壓在空氣中游離出一串帶電粒子

如果用磁鐵靠近
明顯可以看出電弧被影響了
如果單純只是金屬靠近，是沒有反應的
下面有影片

但因為磁鐵的尺度和帶電粒子的尺度相差太懸殊
因此不容易作出上述實驗的勞倫茲力方向
但直觀的實驗總是讓人很興奮!!

60Hz火花打點計時器(二代)_自由落體軌跡圖

和學生第一次討論完軌跡圖之後
發現很多學生其實真的連將軌跡圖變成表格都有困難
有些是不懂怎麼作，更多是測量時誤差很大
透過第一次的練習
他們自己也發現處理數據真的需要非常細心
雖然只是簡單的測量位置(距離)，也可能就測量錯了
「以前沒做過，都不知道原來我們連量個距離都有問題~~」學生有感而發的說
「是啊~~，這就是我希望讓大家知道知識產生的歷程的原因...」
後續也討論了一些大家認為可能產生誤差(v-t非預期的直線)的原因
其中有同學提到在一開始測量打點週期時就有很大的誤差
我微笑著，不附和也不否認
基本上只要打點計時器是穩定的
就算週期時間測量有誤，其實也不影響v-t圖的結果的
但學生可以有這樣的推論也算是在實驗中悟出的道理
值得鼓勵了!!

「很好的推論喔，不過問題人人會找，重點是能不能提出一個可行的解決方法？」
「量多次一點」
「時間長一點」
...

我心裡想的其實是重作一台打點計時器...
用市電的60Hz是最準的了
但1/60的週期已經到了固態繼電器的極限
一般繼電器的反應時間約20ms
所以其實我很擔心繼電器的速度不夠快
加上原本電弧打火機的開關速度也無法承受60Hz的頻率(無法動作了)
只能全部重新想過
高壓產生器試了許多種，最後用冷光燈的啟動器
之前其實用過許多次了，EMP，高壓電寫字等
這個似乎也可以用
電路圖如下
直接用110V的市電，一定要注意安全
加上一條保險絲是必要的

成品像這樣

自由落體出來的結果如下

算出來的加速度約881cm/s^2
其實我也不知道這樣算準不準
但至少不用再算打點週期了
但...我還是喜歡可以調速的