2010年4月28日 星期三

粉塵爆炸的示範教具

如何示範粉塵在空氣中時,遇到明火可能爆炸的情況呢?可以用以下的教具示範。


這是我之前做的教具,利用鐵罐子和壓克力管。
後來在學校和老師分享後,有老師建議可用透明塑膠罐試試看。這真是太棒的建議了!過沒兩天,另一個同事做出來了,我今天也做了一個,也成功了!

修改的地方有,罐子變成透明的塑膠罐,上面的蓋子用原來的塑膠蓋,不要旋太緊,也不要太鬆。這部份比較麻煩,考慮在罐子外面綁幾條橡皮筋作為氣密和增加摩擦力的裝置,蓋子用力壓下去就好。

接著彎管的地方,用可折彎的吸管就好。塑膠罐外面挖一個洞,把吸管穿進去,用熱熔膠密封就可以。爆炸的狀況如下面的影片:

爆炸之後,有一個金屬撞擊聲,那是蓋子飛到天花板撞到日光燈架了...

實際課程進行的紀錄在此

2010年4月21日 星期三

電壓器千人震

這個裝置,是利用電磁感應的原理,輸出瞬間的大電壓,造成觸電的效果。

一般的變壓器示意圖如此連結

變壓器的原理,是輸入一個交流電,讓方形鐵環不斷的產生磁場的變化,讓輸出端的線圈得到感應電流。綁的匝數越高電壓就越大。理想的變壓器,輸入電壓和輸出電壓的比等於匝數比。

千人震的裝置如下:使用的變壓器規格,是輸入(紅色線)220V, 60Hz, 輸出(黑色線)12V, 50W

寄件者 變壓器千人震


將乾電池、開關、變壓器的「輸出端」串聯起來,就完成了。為什麼要接在輸出端呢?因為這樣輸出的電壓還可以再放大,威力更強一些。當我們把電流接通和切斷的瞬間,會有很大的電壓產生。因為開關瞬間,輸入的電流變化很大,造成很大的感應電流。

實際上課時,可以先將電路接通,自己用手摸紅線,然後跟學生講,這完全不會痛,一點電流也沒有。然後讓學生(10~40位應該都可以)和變壓器串在一起之後,把開關關掉,就可以讓學生感受到感應電流的威力了。



實際執行情況如下(但是當天沒帶攝影機,用筆電上的Webcam錄影,效果不好,但還是可以看到學生跳起來)


另外,如果將乾電池換成外接變壓器,也就是用一般的直流變壓器當做電源輸入的話,會有另外的效果。因為直流變壓器的輸出,並不是真的直流電,電壓仍然會隨著時間的改變而改變,這時候摸到紅線,就會有輕微的麻電感,一樣的,若把電流切斷,換方向,或是改變電壓,都會讓人有觸電的感覺。

安全事項:變壓器的功率不要挑太大的,以免危險!若要製作此教具,卻怕有危險的話,請找到專業人士指導。

2010年4月2日 星期五

電流與磁場的交互作用

右手開掌定則,做成這樣的好處是,可以放在盒子裡帶著走唷~


用迴紋針一通電,線圈就劇烈的往盒子裡動...可以用來演示右手開掌定則

簡單的用一個小塑膠盒、兩根迴紋針、漆包線、馬蹄形磁鐵和電池盒、電池,就可以做出展現電流與磁場交互作用的教具喔。


步驟:


1.先將漆包線繞成正方形,兩端線路預留大約15cm。繞的圈數越多,效果越好。


2.將塑膠盒立起來,用迴紋針刺入塑膠盒的上面,並將漆包線的兩端繞在迴紋針上。如圖:



3.將電池盒接在迴紋針上,將馬蹄形磁鐵放線上圈旁邊,就完成了。完成圖如下:


磁力線

將黏稠的水玻璃和鐵粉混合後,倒入一個方盆中。再將強力磁鐵放在盆的後面,就可以看到磁力線慢慢形成。

這樣的作法除了可以清楚的看到磁力線,也可以讓磁力線馬上形成。不需要用振動敲打的方式來讓鐵粉移動。會有不一樣的戲劇效果。


另外其實這個教具最後的目的,是要作成立體的。不過還有許多困難要克服。另外水玻璃也許可以改成普通的膠水,應該也可以有同樣的效果

2010年3月31日 星期三

各種可以當做喇叭的東西

做了幾次的試驗和改良。終於讓線圈與磁鐵的裝置發出夠大,可以讓許多人都聽到的聲音。將強力磁鐵吸附在奶粉罐上,如影片上的相對位置。聲音就可以很清楚了。

為了作這個實驗,到家裏附近的水電行買了這一綑100m的銅線,居然要650元,還真的不少錢啊。但是這個銅線捲,除了這個實驗之外,還可以放在電磁爐上,示範電磁感應放電的實驗,蠻值得的啦。








大約一年多前吧,在一個研習課程中,上了建國中學鄭永銘老師的物理課程。印象非常深刻。其中一個實驗,是將耳機線的耳機拆掉,將線接到一個馬達上。然後將一根棒棒糖接在馬達上之後,將棒棒糖咬在牙齒上。耳機部份,用一個音源輸入,就可以讓馬達振動,帶動棒棒糖振動,而讓你聽到聲音。

後來在NHK的實驗DIY影片中,看到了另一個作法,也是把耳機拆掉之後,接在一個線圈上。線圈裡面再放一個強力磁鐵,利用磁場變化來振動磁鐵,而發出聲音。

今天心血來潮,就做了這兩個實驗,並且嘗試了一些變化,得到許多有趣的結果。

1.馬達會唱歌:

裝置如下

首先,將不要的耳機拆掉,留下3.5mm的接頭部份。然後把其中一條線(只要其中一條就夠了)的橡皮剪開,讓裡面的電線裸露出來。

裡面一定會有兩條線。比較便宜的耳機裡面的電線都很細,要小心不要弄斷了。裡面可能會有一條裸露的銅線,和一條絕緣的漆包線。將漆包線的漆刮開之後,兩條線分別接上鱷魚嘴的電線,如下圖。


接著只要將將耳機頭接上訊源,再將鱷魚嘴接上馬達,就完成了主要的部份。一般的mp3 player功率太低,所以如果有手提音響或者是像下圖一樣,接上一個擴大機來增加功率,效果才會比較明顯。

下圖是將馬達接上後,再用膠帶黏在一個鐵盒子上作為共鳴箱。聲音會大很多。也可以將馬達黏在桌上,讓學生耳朵貼著桌子,也可以很清楚的聽到音樂。


實際的效果如下面的影片:







除了這個方式之外,只要將馬達接觸到你的臉頰,耳旁,甚至用牙齒咬住前端的塑膠部份,都可以清楚的聽到聲音。




另一個發聲的方式,是將鱷魚嘴接到一綑電線的兩端(電線作為線圈),然後在附近放一個強力磁鐵(釹磁鐵),磁鐵就會因為線圈磁場的變化而振動。因為磁鐵放在桌上,所以桌子會振動而發出聲音。但是聲音不大。需要耳朵貼在桌上才聽的到聲音。


所以可以將鋁罐壓在強力磁鐵上,當作共鳴箱,效果會好一點。












最後一種發聲的方式,也是將訊源接上線圈,不需要強力磁鐵。然後將麥克風接上喇叭之後,靠近線圈,也會發生聲音。

麥克風的線圈本來是因為聲音的振動而振動,然後產生感應電流而送出聲音。(線圈內部有一磁鐵)。但是這時候空氣並沒有振動,因為線圈的磁場改變,振動了麥克風裡面的線圈,而送出聲音的訊號。實驗如下面的錄影:



這是2008年做的,後來我發現根本不需要一整捆銅線,只要短短的一點漆包線就可以啦


2010年1月16日 星期六

Phun

Phun是最近發現的一個軟體,之所以會搜尋這個軟體,是因為在製作電子白板的教具的時候,覺得電子白板要能產生教學上的作用,軟體是非常重要的一環。沒有適當的軟體,那電子白板的用途就很窄。

Phun這個程式,是我在Johnny Lee的網站上搜尋到的,這軟體是一個虛擬的2D物理世界。你可以在裡面任意的製作各種物體,任意的組合,並且看看組合起來會產生什麼樣的效果。

這軟體可以讓學生自由操作並且發揮創意去測試物理世界,或者在電腦上發明一些有趣的裝置,甚至作為機械設計的藍圖。以下的影片是phun網站的影片:


另外,phun這個軟體還有進階版,叫做Algodoo,功能更強大,加入了光學的功能。不過得花錢才能用就是了。以下的影片是Algodoo網站裡的影片。



我自己也用phun做了投石機、活塞、車子等等的裝置

投石機:


只要在youtube上,找關鍵字 phun 就可以搜尋到一大堆人家的作品,有一些真的是超強!


2010年1月8日 星期五

Wii 遙控器電子白板,遙控器架製作與課程執行小記

Wii遙控器製作

這是第二版的遙控器架,第一版的架子完全是用壓線條蓋做的,缺點是需要用魔鬼沾或是其他東西將Wii remote 固定在架上。第二版的則是用木板和壓線條蓋製作,可以直接嵌入,使用上比較方便。

木板選用飛機木,比較容易加工,重量也比較輕。將兩條壓線條蓋用熱融膠黏上


寬度必須要剛好等於wii remote的寬度,甚至可以稍微再窄一點點。



Wii remote 嵌入的樣子如下圖:



但是我在製作的時候,寬度還是稍微寬了些,所以在上面用了一點點熱融膠增加一點厚度,並且可以提高摩擦力。

接下來是下方腳架的部份。用兩條壓線條蓋,中間挖一個直接大約是5mm的小洞。讓軸可以穿過去就行了。我用的軸是壓克力管,其實應該用竹筷就行了。在壓克力管的兩端,用熱縮套套上,加熱讓熱縮套收縮後,把軸塞入腳架的孔裡面。利用熱縮套和腳架孔的摩擦力,來固定wii remote 的仰角。

製作好的照片如下:

抬頭


低頭



實際操作的效果如下的影片。其實我還沒有很習慣用這個東西上課,所以很多時候還是忍不住回去操作電腦了...



延伸閱讀:IR發射器製作與電子白板設置方式