全國中小學科展

國中組

我的行動電源免充電

現代人對隨身電子產品的需求與依賴性是愈來愈大,”沒有電可用”這件事是不容許發生的。因此在緊急狀況下由人類的力量自行發電,是勢在必行,值得研究發展的。 我們利用廢棄光碟機改裝的發電機透過USB輸出,可以用於如手電筒、電風扇,甚至對手機充電。我們能透過合作發電,來補足效率不足的問題。 我們從廢棄的光碟機改裝成的發電裝置具有以下特色: 1.簡單裝置就可發電。 2.利用廢棄材料,回收再利用,較環保。 3.隨時隨地都能用,不受環境限制。利用自己的力量發電,有成就感。 4.USB規格,適用範圍廣。 5.體積小,攜帶、收納方便,不佔空間。 6.以自己的力量發電,減少火力發電的碳排放,為環境保護盡一份綿薄之力。

探討電位差變化對含羞草觸發運動過程的影響

本研究探討外加電位差變化對含羞草觸發運動的影響機制。我們發現含羞草葉齡會影響電阻變化量及閉合速率。使用9V以上外加電壓能使含羞草產生觸發運動,電壓越高能使閉合速率加快。長時間外加電位差刺激時,閉合會產生延遲現象,刺激時間越長閉合反應越慢,恢復時間也會延長,並影響鄰近葉片的閉合速率。外加電位差刺激會使葉片從負極到正極閉合,具方向性,推測電子流可使細胞膜外產生電中和,導致去極化產生動作電位,並引發離子通道開啟,使葉枕細胞水分釋出葉片閉合;長時間刺激造成延遲現象可能與通道持續開啟讓膜電位無法恢復有關。我們發現靜電也會引起觸發運動,且與葉片距離遠近會造成不同的閉合情形,推測與葉枕細胞的電子分布改變有關。

沉魚落「顏」,「魚」云「憶」云

本實驗利用斑馬魚(Zebrafish)(Danio rerio)做為模式生物,探討群體及長短期記憶的持續性對行為的影響。我們的實驗確認斑馬魚可透過訓練去記憶並分辨與食物配對的顏色。就性別來說,雄魚較雌魚能夠迅速而準確地記憶放有飼料的顏色位置。在群體效應對記憶力影響的實驗中,個體斑馬魚傾向選擇與魚群共同行動。且雄魚群體對雄魚個體的影響力,明顯地大於雌魚群體對雌魚個體。在研究長期和短期記憶對斑馬魚記憶的影響時,我們發現11天長期記憶的訓練和1天短期密集記憶的訓練相比較,以長期記憶影響斑馬魚的行動較為明顯。我們的實驗證明了長期記憶的持續性大於短期記憶,且群體效應對個體的行為具有顯著地影響。

「藥」到「蚊」除-探討中藥氣味對白線斑蚊之忌避效果

為發展簡便、低成本與友善環境的天然防蚊液,本研究探討中藥溶液氣味對白線斑蚊的忌避效果。首先選用七種常見的中藥材,比較水萃取溶液與酒精萃取溶液之驅蚊性,整體而言,酒萃中藥溶液氣味的驅蚊作用較佳;效果為肉桂、丁香>艾絨>黃柏、小茴香>枸杞、山楂、對照組(酒精),其中酒萃肉桂溶液與丁香溶液之氣味對白線斑蚊的忌避效力最顯著。進一步由酒萃中藥溶液之忌避時效試驗中,發現至第120分鐘,酒萃肉桂溶液與丁香溶液氣味皆對白線斑蚊產生忌避作用。最後進行氣味趨避實驗,可以發現中藥防蚊液之忌避率可達八成以上。綜合以上結論,本研究所自製的中藥防蚊液,其驅蚊時效與方便性與市售防蚊液相差無幾,可作為日後應用發展之參考依據。

太空船的百慕達三角洲-南大西洋磁力異常區之模擬

許多的書上或是博物館的資料都會告訴我們,地球的磁場分布就是一個偶極磁場,我們可以把它想成是有一個很大的磁鐵在地球裡面。但地球上有一個「南大西洋磁力異常區」,在這個區域中,磁場特別弱,跟一般學到的地球磁偶極磁場分布不一樣。在我們的實驗中,我們利用磁鐵以及其他的鐵磁性物質,配合智慧型手機裡面的磁力計,來看看能不能建立一個磁場模型,模擬南大西洋磁力異常區的磁場。

如膠似漆-伏打膠體電池放電速率之研究

伏打膠體電池以洋菜膠電解液添加硝酸鈉溶液當作鹽橋,改進了傳統鋅-銅電池的缺點。我們發現極板電解液改採用硝酸鋅、硝酸銅,增大極板面積,減小洋菜膠厚度及極板距離,明顯提升電池的電流強度。 為了更深入探討電池放電速率與電解質溶液溫度的關係,於是依據阿瑞尼士方程式: ln(k)= +ln(A),利用ln(k)對1/T作圖得一直線,可以得到直線斜率為-Ea/R。 相同濃度之下,電解質溶液溫度(T)愈高,電池的電流強度愈大,電阻愈小,電池放電速率(k=ΔI/ t)愈快。 實驗結果得知,不同種類的伏打膠體電池(鎂-銅、鋁-銅、鋅-銅、鐵-銅、鉛-銅),當中以(Mg |Mg2+|| NaNO3 || Cu2+|Cu)的活化能(Ea)小,電阻(R)小,放電速率(k)居中,當作伏打膠體電池較為合適。

光與電的邂逅~LED充電現象之研究

本研究是探討LED在照光時產生端電壓及電流的現象,為了減少外界的光害及控制發光強度與色光,我們自製了測試盒及LED燈具,研究中發現,LED對同色光的光源有比較好的吸收效果,當LED串聯時,端電壓會增加,電流則幾乎不變;LED燈並聯時,電流會上升,但電壓則不變。我們也意外地發現,利用菲涅爾透鏡聚光後,可使短路電流上升100倍以上,且其發電的關鍵在其發光晶片,將晶片功率換算後發現,其功率竟然與等面積之太陽能板相當。接著分析焦耳小偷電路的作用效能,以達到低電壓並長時間作用的發光效果,最後綜合以上結果,設計了可充放電的簡易照明裝置。

『硝』災誰解厄?成敗皆『硝』何-探討硝化細菌對水耕植物體內硝酸鹽類含量的影響

現今人們很注重食品安全,無農藥的蔬菜深受大家歡迎,水耕就是常用的方式。雖然沒有農藥,但在水耕狀態下,植物體內卻會大量累積亞硝酸鹽等致癌物,土耕的植物就沒有這種問題。土壤中含有硝化菌,可以將有毒的亞硝酸鹽轉為無毒的化合物。本實驗結合水耕種植與土耕的硝化菌。結果顯示,隨著水耕液濃度升高,植物體內的硝酸鹽類濃度隨之升高,在採收前將水耕液加入硝化菌,可以在兼顧植物生長的狀況下,有效降低植物體內有毒亞硝酸鹽的含量。根據本研究結果,建議在水耕植物採收前可逐步降低水耕液濃度並且添加硝化細菌幫助降低過多的亞硝酸鹽。本實驗結果有益於更深入的研究,協助我們吃得更加安心健康。

環管共舞-橡皮筋於管柱落下的運動研究

橡皮筋於PVC管落下時,會因為與PVC管接觸而產生碰撞及摩擦,開始造成橡皮筋不規則旋轉,橡皮筋至一段時間後會進入規律運動,整體落下運動會趨於等速運動。本研究以有橡皮筋無貼緊、落下方位角、PVC管管徑、PVC管斜度等因素,探討橡皮筋在旋轉過程中的差異,並拍攝過程影片,藉由Tracker、Inkscape等軟體分析,去探討旋轉圈數、橡皮筋落下速率、橡皮筋運動過程等變化,並記錄橡皮筋運動軌跡,分析整體及單一參考點的運動方式。

以小搏大-奈米二氧化鈦用於建材改善PM2.5濃度之研究

本研究首先了解本地PM2.5主要來源,測量校園內各地空氣品質情形,發現在校門口及靠近廟宇附近PM2.5濃度較高且空氣品質不佳,結果與環保署公布的PM2.5三大成分相符,硫酸鹽占大氣細懸浮微粒質量的20%;有機碳占15%-20%;硝酸鹽占23%。根據研究發現硫酸鹽及硝酸鹽跟工廠、交通有關,有機碳則來自生質燃燒。因此本研究以奈米TiO2為主軸,首先在濾材上塗佈奈米TiO2,嘗試分解PM2.5,達到降低PM2.5濃度的效果。進一步將奈米TiO2塗佈在建材上,發現奈米TiO2確實可以達到分解PM2.5效果,達到降低PM2.5濃度的目標,並進一步建議除了在一般民眾居家及學校外牆塗佈奈米TiO2外,應回歸到PM2.5產生的源頭,在汽機車、工廠及民俗活動地點進行奈米TiO2塗佈的處理,從源頭減少PM2.5,創造健康的環境。