國衛院於2020年開始在國科會的支持下,積極推動科普教育,提供在地學子更多體驗生命科學的機會,啟發更多嶄新的視野與方向,借此善盡社會責任。為能拓展此活動嘉惠更多學子,去(2021)年首次將生醫醫衛相關科普主題製作成教學短片,供各級學校教師在授課的過程中以播放短片方式為補充教材,強化教學效果。為符合創意性、知識性與娛樂性,國衛院特別舉辦院內科普攤位競賽活動,並優選主題拍攝成短片。片中演員皆為國衛院同仁、學生及眷屬義務幫忙,雖然有些生澀,但展現了國衛院同仁的熱情。此次將介紹短片《宰相肚裡能撐船》認識電容理論。
《宰相肚裡能撐船》影片連結:https://youtu.be/j6joQX3siBk
宰相肚裡能「撐」船?是什麼樣的科普知識結合新奇的點子,能夠用「肚子」玩Dino小恐龍遊戲?用「肚子」來「撐」起小恐龍? 很多人,尤其在冬天,一定有被靜電電到的經驗。為什麼會有靜電呢?這裡牽涉到物理學電學理論中很重要,但是又讓一般人很陌生的觀念─電容。「電容」是物質能夠儲存電荷的能力,而電容器就是專門設計用來儲存電荷的電子元件。日常生活中,尤其冬天穿聚酯纖維襯衫搭配毛衣,很容易因為走動時襯衫與毛衣相互摩擦而產生多餘的電荷(摩擦生電),這些電荷會因為乾燥空氣的絕緣效果而大量儲存在衣服上;根據電容理論,累積電荷愈多,產生的電壓愈大,代表被電到時會更有感覺。
「萊頓瓶」是歷史上最早應用來儲存電荷的元件,很多科普知識也是利用萊頓瓶的製作與實驗來介紹電容的觀念。本影片對萊頓瓶的製作與一般於網路上介紹的內容不同,是有經過特別的設計,更能驗證電容值大小的理論。
透過電容理論,將二片導電布貼在鬆緊帶上構成簡單的電容式腰帶。這個腰帶會因為腹部的縮放而能改變導電布的面積,進而改變腰帶上電容器的電容值,再經由簡單電路計算腰帶電容值的變化,讓Dino小恐龍跳躍。這個腰帶不僅僅可以用來玩遊戲,最大的用途還能應用到呼吸的復健,甚至還能訓練腹部的核心肌群呢!
文/圖:生醫工程與奈米醫學研究所陳聖夫協同研究員/東台傳播股份有限公司