導電油墨

生活科學趣談

黑色的導電油墨是將石墨粉(可使用備長炭粉)調入阿拉伯膠來製得,可塗布於電路板上形成薄膜來感應按鍵,有些擋風玻璃上除霧器的電阻線或是無線電天線就是以導電油墨印刷上去的,若製成筆亦可用於修復印刷電路板上的電路。

這讓我想起”一起牽手來驗證電阻定律”或是以2B鉛筆所畫的石墨線條來接通電路的示範實驗

高中物理是利用惠斯同電橋測量待測電阻值,進而驗證電阻線長度(L)、截面積(A)與電阻值(R)之關係。通常在進行這個實驗之前,我會先跟學生們做個定性的趣味實驗。讓班上同學手拉手,然後串聯一顆調光器及裝水的水壺,接著讓水注入水桶內形成通路。請學生觀察水量大小(截面積A) 、水壺距水面高度 (長度A)改變時,燈泡亮度隨之變化的有趣現象。此實驗雖然通過人體的電流小於1毫安培,但還是可以聽到學生們尖叫連連!

在電子材料行或水電行均可買到調光器,拆開外殼後的模樣如下:

將可變電阻VR的兩端各拉出一條導線,其中一條露銅後放入裝水的水桶內,另一條則是讓串聯的同學們握著,自己則以左手握著另一端的同學,然後自己以右手握在水壺的金屬把手處

此時將開關打開並將水注入水桶中來形成通路,當增加注入的水量時,水的截面積變大,電阻會變小導致燈泡變亮;若是升高水壺距水面高度時,水的長度變長,電阻變大燈泡則會變暗。學生一旦親身體驗後,就很容易了解電阻值正比於長度且反比於截面積的概念了。若以2B鉛筆在紙面上畫出含石墨粉的線條痕跡,利用這些線條的並聯與串聯,也可以拿來印證電阻的並串聯公式。另外,此實驗裝置還可以有其他的玩法,譬如當成下雨偵測器來使用。只要將燈泡換成蜂鳴器,而且把可變電阻兩端拉出的二條導線分別夾住一張紙的兩端並將其放在戶外。那麼當紙張因下雨而淋濕時,蜂鳴器就會響了。調光器電路主要的控制元件是TRIAC,利用R-C電路在DIAC端產生一觸發電壓使TRIAC導通。由於RC 造成的時間延遲,當電阻值越大時,電容C的充電電流變小,使得電容C的電位達到足以觸發TRIAC 的時間越長。因此在TRIAC的Gate極之觸發角度變大,造成相位延遲越久,燈泡就越暗,使用時只要將欲控制的燈泡與調光器串聯即可。

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