驚奇實驗!帶靜電的嗶哩嗶哩水、靜電茶、電力飲料的製作方法與原理(靜電實驗)

我是科學訓練師 桑子研。每天都是實驗日!

一種喝下去會「麻」一下、很不可思議的飲料,人稱「靜電飲」。大家有沒有在電視節目上看過藝人喝下去後,露出超驚訝反應的畫面呢?

「它到底是什麼味道?」「電流流過身體又是怎麼一回事?」

這個讓人充滿好奇的實驗,如果追溯它的起源,竟然會連到250多年前的一個偉大發明!而且,就算沒有特別的裝置,只要理解原理,大家在家裡(當然一定要注意安全!)也能重現這個奇妙現象喔。

這次,我們就來揭開連知名女演員都大吃一驚的「靜電飲」背後的秘密,並帶領大家進入科學史上留名的發明——「萊頓瓶」的世界。

連女演員廣瀨鈴都嚇一跳!靜電飲的震撼

之前,在我擔任科學顧問的電視節目上,曾讓女演員廣瀨鈴親身體驗過這個靜電飲。

廣瀨鈴喝下一口後,形容那股衝擊「就像嘴唇被從內側揍了一拳!」原本普通的飲料,一瞬間變成令人驚奇的體驗。這個實驗的有趣之處,就在於它不是靠「味道」,而是能直接體驗到電流在體內流動的奇妙感覺。(當時的詳細情況請看這裡

不過,這種強烈的體驗也需要相對應的注意。電量只要稍微控制不好就會有危險,因此請絕對不要看完這篇文章就輕易模仿。如果想嘗試,務必在科學專家的指導下進行。有裝心律調節器的人當然不用說,心臟不好的人也嚴禁嘗試。

科學界的魔法瓶!「萊頓瓶」的秘密

在實驗開始之前,我們先來聊聊這個現象的主角——「儲存電能的機制」。

我們實驗中用到的這個捲了鋁箔紙的杯子,其實它的構造和世界上第一個成功儲存電能的裝置**「萊頓瓶(Leyden Jar)」**幾乎一樣!萊頓瓶是18世紀在荷蘭萊頓大學發明出來的劃時代蓄電器,對後來的電學研究發展有著巨大貢獻。

它的原理是這樣的:利用范德格拉夫起電機(Van de Graaff generator)等工具,將負電荷(電子)注入杯子裡的水(或鋁箔)中。

這時,堆積在內側的負電荷會產生排斥力,將杯子外側(我們手握的地方)的負電荷,透過身體導引到地面逃走。結果,杯子外側就會剩下正電荷。塑膠杯是無法導電的「絕緣體」,所以內側的負電荷和外側的正電荷會隔著杯子互相吸引、僵持不下。

這種「正負電荷被絕緣體隔開、面對面互相吸引的狀態」,就是儲存電能的裝置,也就是「電容器(Capacitor)」的基本原理。大家現在正準備體驗250年前科學家們的興奮與成就感喔!

在家重現!靜電飲的製作方法

接下來,我們就來看看現代版萊頓瓶——「靜電飲」的製作方法吧。

準備材料

塑膠杯

鋁箔紙

水(茶或果汁也可以)

靜電產生源:范德格拉夫起電機,或(在家嘗試的話)氣球與毛巾、塑膠墊板與乾抹布等

步驟

1.首先,將鋁箔紙捲在杯子的外側。基本上是從底部約1公分高的位置開始環狀捲上,而這個鋁箔紙的寬度,其實就是決定能儲存多少電量的重要關鍵喔。

2.將另一張鋁箔紙做成的條狀物放入杯中,然後倒入水。

3.接著就要開始儲電了。如果是使用范德格拉夫起電機,就讓它接觸杯子裡的鋁箔紙,將電流注入。

4.如果沒有范德格拉夫起電機,就將用毛巾摩擦產生靜電的氣球反覆摩擦杯中的鋁箔紙。特別是**空氣乾燥的冬天(12月~2月)**更容易產生靜電,成功率也會比較高。

這樣就準備完成了。

來,喝喝看!嘴唇會「麻」一下的原因

用手確實地握住外側的鋁箔紙,然後準備喝下去…「啪滋!」一聲,嘴唇會傳來一陣衝擊。

喔!

這是因為堆積在杯子內側的負電荷,透過你的嘴唇和水流過身體,一口氣流向握著杯子的手(也就是外側的正極)所造成的。這股突然的電流(放電)刺激了神經,讓嘴唇的肌肉收縮,進而產生「麻一下」的衝擊感。沒錯,那一瞬間,你的身體就成了電流的通道!

專業現場的幕後花絮~電視節目篇~

在電視節目上進行這個實驗時,我們會根據當天的氣溫和濕度,以毫米為單位來調整鋁箔紙的寬度。舉例來說,在乾燥的冬天,膠帶寬度1公分就足夠了;但在濕度高的梅雨季,如果沒有將寬度擴展到約4公分,就無法儲存足夠的電量,讓藝人做出反應。

這是冬天用的1.5公分寬度。在乾燥的天氣下,這樣就很夠力了。

在「櫻井・有吉THE夜會」這個節目中,我們邀請演員鈴木亮平來嘗試時,因為他本人表示「對靜電免疫力很強」,所以我們準備了比平常更長的鋁箔紙。

由此可見,即使是看似簡單的實驗,為了呈現出最棒的效果,根據科學知識進行細微的調整是不可或缺的。這就是為什麼需要有專家的監督。我再囉嗦一次,絕對不要使用大型裝置來製作,也不要對對靜電較敏感或心臟不好的人進行測試。安全第一,才能享受科學的樂趣。

※ 使用靜電產生裝置進行的實驗,請務必在專業人士的陪同下進行。請小心嘗試。如果想洽詢靜電實驗相關的委託(實驗教室、電視節目監製/出演等),請點這裡

【特輯】會讓人上癮!靜電實驗

聯絡洽詢與委託

想讓科學的奧秘和樂趣更貼近生活嗎?我們整理了在家就能做的有趣科學實驗和訣竅,都用簡單易懂的方式呈現出來了。歡迎大家多多搜尋!
・《科學筆記本》的內容已出版成書。詳情請點這裡
・關於營運者桑子研,請點這裡
・各式委託(撰稿、演講、實驗教室、電視節目監製/出演等)請點這裡
・文章更新資訊在X(前Twitter)上發布中

科學點子頻道正在發布實驗影片!