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你玩过整蛊游戏吗?

网上有一种叫做触电笔的玩具很火,某宝上有卖。它的使用方式和效果是这样的:

鹿晗使用触电笔

其实这种触电笔的原理并不复杂,材料也很便宜,自己也能做。一起来看看吧。

关键概念

压电效应

材料和操作

电子打火机一个,取出里面的打火器。

注意要用下图中左边那种打火机。右边那种用的是打火石点火器,对我们的实验来说没用。

这样取出我们需要的部件——

一支比较粗的圆珠笔

一段几厘米左右的电线

剪刀

来看下网友 Project your mind 是怎么制作触电笔的——

这支自带闪电的笔,别让你爸妈用来在试卷上签字 | 科学DIY
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这支自带闪电的笔,别让你爸妈用来在试卷上签字 | 科学DIY

原理

触电笔看起来很酷炫。它是什么原理呢?

触电笔的原理,就是压电效应,和我们上次介绍过的核潜艇声呐类似(点我查看)。

电子打火机里面的点火器使用的是压电材料(具体来说是一种叫做锆钛酸铅的压电陶瓷),也就是受压变形后会产生电压的奇特材料。

按压电子打火机的压电陶瓷,就可以产生瞬时高电压,点燃燃料产生火苗。

在我们的触电笔里,按压笔头,压电陶瓷形变,就会使笔的2个孔之间产生电压。因为人是导体,当你的手连接这2个点之后,就形成了回路,电流就会在你手中穿过。

同时触摸这两个点就会形成回路

有人还会担心这个问题:

这个触电笔的电压和电流有多大啊,会不会让人受伤?

的确,打火机压电陶瓷的电压可以达到几百伏特,在人体内瞬时电流可达十几毫安。

但是因为能量有限(因为你输入的机械能本身也不多,转化成的电能就更少了),高电压的持续时间非常短,能量很小,对人体生理不会造成可见的伤害,否则打火机就会变成武器限制销售了。

作为对比,警察叔叔的电击棒可以达到上万甚至数十万伏特,但因为持续时间短,坏蛋只会被电晕。

电击棒

但是要注意的是,这个玩具可能会导致使用者受到惊吓。如果对爸妈和老师使用,那么你自己可能会受到物理打击。

所以,请谨慎使用。 (ω`)

好的,我们别玩欢脱了,来学点知识吧。

压电材料有非常广泛的应用。一些煤气灶和烧烤架上的打火装置采用的就是压电材料。

一些麦克风也会利用压电效应把声能转化为电子信号。压电材料还可以用来制造生物探测器,寻找特定的DNA啊什么的。

如果你有一块石英表,那里面的石英其实也是很好的压电材料哦。

只不过,石英表利用的是逆压电效应(reverse-piezoelectric effect),也就是说手表电池的电压使石英晶体发生振动。石英表里的这个装置就叫做石英晶体谐振器(quartz resonator)。

石英晶体谐振器

红色箭头指示的就是石英表里的石英晶体谐振器。
@wikimedia

石英的振动频率取决于它的切割形状。总之,石英的规律振动就可以带动一个很小的转子齿轮转动并报时。石英表计时的精准性就是这么来的。

亲爱的小伙伴们,

你有没有尝试“触电笔

想让更多小伙伴看到你的作品

可以把你拍到的照片发给我们哦~

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