理化科

這是我們第三年研究食用色素的電泳，這個實驗技術是在“自然科學博物館”出版的“花的前世今生”的通俗刊物中學到的。實驗設置很像國小自然課教的“電池和燈泡的電路”；我們用幾顆電池、以果凍為介質，研究食用色素在果凍中受電力影響而運動的情形。過去，我們研究的是色素在兩個電極間、沿著一個方向的運動；今年我們想到：如果介質是個平面、可以在各方向運動，色素會怎樣運動呢？實驗顯示：色素會跑向電極的尖角部位。老師告訴我們：在電極的尖角附近，電場較強、電力較大。因此我們的研究發現：色素會追蹤電場較強的方向，把電力線描繪出來，而且電力線會垂直電極表面。我們還發現：在空心電極內部，色素不會運動，顯示在空心電極內部沒有電場。我們也做了一些實驗研究介質的電性。

本實驗的目的是找出在家中可以快速乾燥寶特瓶的方法，經由實驗我們發現，乾燥寶特瓶最簡單的方法就是使用家裡的吹風機，將熱風送入寶特瓶中加熱瓶身，加速水分蒸發，而除了溫度與風之外，寶特瓶中的水珠大小也是非常關鍵的因素，透過甩寶特瓶將水珠變小，將可大大加速寶特瓶的乾燥速度。

靜電對現代高科技的影響是不容忽視的，但多數教科書講述的靜電理論，並不能明確解釋一些特別的靜電實驗現象。因此在控制濕度下，分別對「摩擦起電」、「靜電感應」、「接觸起電」、「帶電體的去靜電」、「金屬的接地」、「絕緣體的接地」等靜電現象的相關細節做了檢驗與研究，得到驚奇的發現，並修正了理論說法，也藉此改良設計出使驗電瓶帶最大電量的新方法、甚至在這次的研究結果中，推翻了一般人對靜電造成的生活經驗謬思。

橋樑功用在於接續兩地空間。本次探討橋樑力學並分析各橋樑特性：樑橋可隨地形彎曲、建造容易，故適作為長路徑陸橋，其橋墩須承受橋面的載重，故橋面易變形、斷裂、吊橋纜索屬弦垂型，受力成弧線、安全性低，但易於山谷架設，為增加安全性可採直線型鋼纜並將底索張力大於主索、斜張橋、拱橋相較於吊橋、斜張橋，其結構可減輕橋墩受力，故適用於鬆軟地基，斜張橋其纜索可減少橋墩受力，且建造成本低，故適用於長跨程的橋樑、拱橋受力時可使切塊更加緊密，故適用於土質鬆軟、不易維修區域（如峽谷），但因所負載的重量易傳至兩側，故需架設墩台於拱橋兩端以承受拱橋的水平推力，增加其最大載重量與耐用性可採圓形設並將纜索和拱橋結合（如下圖）。

爬樹猴為一鐵絲彎成的梯形框框，四個角彎成小圓圈，串過繩子後將繩子上端固定在吊架上，交替拉繩子下端可使爬樹猴上升。本實驗主要目的在研究爬樹猴爬升的原理，並探討影響步幅及負重能力的因素。實驗發現爬樹猴藉著扭轉身體而改變摩擦力，左右兩邊輪流當支點，另一邊則順著繩子向上滑動。實驗中意外發現吊架扮演著重要而有趣的角色，使用固定吊架或活動吊架竟然使爬樹猴上移的過程相反。深入研究之後，發現繩子的彈性及猴子的形狀都扮演著非常更重要的角色。

光在空氣中前進時，若進入與空氣折射率不同的介質，就會發生反射與折射現象。我們利用自製治具，以司乃耳定律取得實驗數據。實驗中將雷射光從空氣中射入牛頓、非牛頓液體等介質內，並試著改變其溫度、顏色、粗糙度、旋轉和水的流動，比較光的反射、折射、透光及光被吸收等物理現象，再探討這些現象對折射率、反射率及反射光和折射光能量（照度值）的影響。將照度計和三用電錶以不同距離的光源，測量電阻值與照度值的對照關係。利用自製的光敏電阻數值偵測板，分析在不同介質，反射光能量（照度百分比）及折射光能量（照度百分比）之間的關係，發現入射角越大，反射光能量有上升趨勢、而折射光能量則漸趨下降。

本研究透由一系列的實驗，研究不同的食品、藥品及溫度對草酸鈣沉澱的影響。我們發現鈣的沉澱量大於鎂的沉澱量。豆腐和菠菜的鈣及草酸濃度低於以化學藥品配的鈣及草酸，故以化學藥品配的鈣及草酸，沉澱量較多。加熱至 90℃以上，可以防止草酸與鈣結合形成草酸鈣。

我們利用光敏電阻的感光性，製造簡易的儀器，並使用三用電錶測量其電阻大小，來探討脫色實驗各種變因的影響與比較，同時由自治儀器所測量出的電阻值，也可以作較客觀且準確的比較判斷。

本研究是利用Seebeck效應使熱電元件經由兩端的溫差產生電能，以太陽能為元件之天然熱源，發現除與紫外線的強弱有關外，也與地面氣溫有密切關係，實驗中以改善實驗裝置來配合不同的環境。本組發展出新穎的充電方式，以0.50V的初始電壓對充電電池蓄電，在三小時後可得0.30V的電壓。焊槍雖產生了較高的電壓，但為小面積的熱源；而放置於冰箱壓縮機大面積受熱，雖僅有10.8℃的溫差，竟產生了28.3mV的電壓；熱端加裝銅片後，提高了熱端的溫度，熱不易往冷端傳導，增加了兩端的溫差；元件的電壓值與溫差約略成正比，斜率為2.6744，如果兩端的溫差提高至673℃，則可驅動充電電池裝置。另外，實驗中模擬了利用廢熱發電，如能有效的加以利用，相信可以達到綠色環保家園。

在生活上有各式各樣與『磁浮』息息相關的應用，但是想要利用磁鐵使物體浮起來就必須先了解磁鐵附近磁力(排斥力)大小的關係。我們利用電子秤來測量磁力(排斥力)的大小，測量對於磁鐵中心不同角度及不同距離時磁力的大小變化。在實驗當中發現要將排斥力轉換成為吸引力並不需要將磁鐵完全翻轉到另外一極，約在30度以下時排斥力就已經轉換成了吸引力。另外也發現當距離越近時磁力的變化量也就越大，而且在任意角度時這種變化的趨勢是一致的，磁力(排斥力)大小約與距離的二點八次方成反比。最後，我們再利用所量測到的數值來作「磁浮」相關的基本設計。