體驗超越皮卡丘的15萬伏特!靜電產生器帶來的驚人放電現象(范德格拉夫)

我是科學教育家桑子研!在這個網站,讓我們一起享受科學的樂趣吧!

在冬天的乾燥日子裡,你有沒有過一摸門把手,就「啪!」一聲冒出火花,嚇得你叫出來的經驗呢?那個小小卻真的會痛的「靜電」,其實它產生的原理,跟我們熟悉的“那個”角色的絕招有著驚人的關聯喔。

沒錯,就是寶可夢裡的皮卡丘發出的「十萬伏特」⚡!

如果,你摸門把手發出的「啪」的一聲,隱藏著超越皮卡丘招式的力量,那會是怎麼樣呢…?今天,我將帶大家進入這個刺激又有點痛痛的(笑)靜電世界,一探它深奧又壯闊的奧秘!

超越皮卡丘!?15萬伏特的衝擊⚡

靜電製造機!范德格拉夫起電機!

皮卡丘的絕招「十萬伏特」非常有名,但其實,由日本公司 Narika 製造的靜電起電機(范德格拉夫起電機)所產生的電壓,最高竟然能達到15萬伏特!沒錯,它已經超越皮卡丘了!

如果你啟動這台范德格拉夫起電機,然後把手靠近它,你覺得會發生什麼事呢?它會從10公分遠的地方,朝著你的指尖發射出肉眼可見的閃電。我們把這個充滿魄力的畫面拍成影片了,請務必觀賞一下。

其實這個實驗,之前我在一個電視節目上,跟女演員廣瀨鈴一起做過。廣瀨小姐勇敢地把手靠近范德格拉夫起電機,親身體驗了放電的感覺。(讓手背朝向起電機,會更容易產生火花,這是個小訣竅喔!)想知道更詳細的內容,請點這裡

バンデグラフと放電の様子

為什麼會痛?靜電「被電到」的真面目

準備關掉開關時…竟然發生了更厲害的事!?

放電的瞬間,積蓄在范德格拉夫起電機上的負電,會一股腦地流過你的手,再傳到你的腳,因此你會感覺到一陣刺痛。但,為什麼會「痛」呢?

其實,我們的身體平時就是靠著微弱的電信號來驅動肌肉。大腦發出「動動你的手!」的指令,也是以電信號的形式經由神經傳送到肌肉。如果像范德格拉夫起電機這麼強大的電流突然流過來,肌肉會嚇一跳,不受我們意志控制地瞬間收縮。而這個突如其來的肌肉收縮,就是你感到身體「抖一下」和那種不舒服的「刺痛感」的真面目喔。

放電の瞬間

放電の光

當我們實際捕捉到光線時,會看到這樣一道美麗(?)的閃電。

放電の様子アップ

順帶一提,在那之後,我正準備結束實驗,要去關掉開關的時候,又被狠狠地「電」了一下!原來,開關的金屬部分也積了電…。真是傷腦筋啊。科學的有趣之處,有時候也會以意想不到的方式露出它的尖牙(笑)。

スイッチで感電

【科學大哉問】皮卡丘的十萬伏特真的能電得到人嗎?

皮卡丘的十萬伏特能放電多遠?

講到這裡,有個疑問。皮卡丘的「十萬伏特」到底能電到多遠呢?

在現實世界中,要撕裂空氣讓電流通過(放電),需要非常巨大的能量。舉個例子,要在空氣中放電1公分,大約需要3萬伏特的電壓。

根據這個來計算,我們這台范德格拉夫起電機的15萬伏特,放電距離也大約是5公分。看來,想在動漫裡那樣,遠遠地朝著對手發射電擊,在物理法則上是相當困難的。如果皮卡丘遵循現實法則的話,它可能要接近到能碰到對手才能放出招式。這樣的話,直接用拳頭打可能還比較快…?

不過,我們可不能忘了**「電流」的存在。
我們常把電壓**比喻成「推動電流的力量(瀑布的高度)」,電流則是「流動的電量(瀑布的水量)」。

靜電的電壓雖然很高(瀑布很高),但電流卻非常小(水量涓涓細流),所以被電到只會感到刺痛。然而,家裡的插座電壓雖然只有110伏特,但電流卻很大,因此非常危險。皮卡丘的招式之所以真正可怕,或許就在於它的「電流」大小吧。

實驗室的火花,與天空中閃耀的「閃電」,有著不可思議的關聯

火花放電和閃電的奧秘

我們在范德格拉夫起電機上看到的火花放電,這種小小的閃電如果想要持續觀察,可以使用感應線圈。

在實驗室裡,火花放電需要在每公尺300萬伏特的極強電場下才會產生。然而,我們大自然中的「閃電」,據說在每公尺20萬伏特這種弱得多的電場下就會產生。

為什麼,閃電能如此「省電」地放電呢?
其實,這個謎團在科學上還沒有完全解開。不過,有個有力的說法是,這跟從遙遠宇宙飛來的**「宇宙射線」**有關。科學家認為,看不見的微小宇宙射線撞擊到空氣分子,使其離子化,為電流製造了“通道”,這樣就能在比原先低得多的電壓下,更容易產生閃電。

原本從門把手的一道小火花說起,竟然能牽扯到這麼壯闊的宇宙,是不是很令人興奮呢?

雷と宇宙線

順帶一提,真正的閃電能量是完全不同等級的。根據維基百科,落雷時的電壓竟然高達200萬到10億伏特,電流也有1千到50萬安培。皮卡丘的十萬伏特在它面前,簡直可愛到不行,這才是真正的天災等級能量啊!

來用靜電玩得更開心吧!
只要有靜電產生機(范德格拉夫起電機),就能做這些有趣的實驗!
使用范德格拉夫起電機,除了今天介紹的,還能做很多有趣的實驗。像是讓頭髮豎起來,或是點亮日光燈…!這些實驗的一部分,我也曾在電視節目上,和廣瀨鈴、鈴木亮平、やす子、還有搞笑團體「巧克力行星」的兩位成員等許多藝人一起做過。想知道更多詳細內容,請點這裡

テレビ番組での実験の様子

**※請注意,使用靜電產生機(范德格拉夫起電機)進行實驗時,務必在專業人士的陪同下操作。請務必小心!**若有靜電實驗相關的委託(如實驗教室、電視節目監修或演出等),請從這裡聯絡我

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