一、實驗設計單位

國立成功大學物理學系

二、實驗原理

自製萊頓瓶用以收集靜電。萊頓瓶是一個古老的科學裝置，用來儲存電荷，是現代電容的前身。瓶口處有金屬條連到瓶中內層的金屬，在瓶身外面也有金屬包覆。瓶外與瓶內的金屬，中間夾著塑膠形成一種電容器，可以儲存電荷。充電時，供電的裝置要接觸中央的金屬條，而外圍的金屬必須要接地，也就是讓外圍的電荷可以移動。

過程中，當電荷進入到內部的金屬，會在外圍的金屬吸引異性電，但是同性電會被排斥。接地可讓被排斥的電荷離開。充電完成後，內外層的電荷會相互吸引，讓電荷不容易散失。（若不接地，充電時也可用手持續接觸外圍的金屬，讓電荷流到身體）用導線（或剪刀）連接瓶口處金屬條與外圍金屬，將會放電，產生電荷流動。

三、材料準備

1. 剪刀
2. 美工刀（或鑽子）
3. 迴紋針 3-5個
4. 廣口的塑膠瓶或寶特瓶
5. 鋁箔紙
6. 吸管（或PVC管）
7. 廚房紙巾（或餐巾紙、衛生紙、乾抹布）

四、實驗步驟

【製作萊頓瓶】

1. 把迴紋針的一端拗直，並且在尾端折出一個彎鉤。
2. 於瓶蓋中間挖個小洞，洞口為可以讓迴紋針穿過去的大小就可以了。
3. 將迴紋針凹有彎鉤的一端穿過蓋子。迴紋針要可以卡在瓶蓋上。
4. 彎鉤處再接上數個迴紋針，蓋上蓋子後，垂下來的長度需要碰到瓶子底部。
5. 剪兩塊大小比瓶子底部還要大的鋁箔紙，其中一塊平舖在瓶內底部、另一塊包覆在瓶外底部。
6. 將瓶蓋鎖回瓶子，完成萊頓瓶。

【實驗開始】

1. 用塑膠吸管和衛生紙摩擦，再用塑膠吸管接觸瓶子迴紋針頂端。多重複幾次，就可以儲存到一定的電量。（使用PVC水管效果會更好一些唷！）
2. 將剪刀的尖端一端抵住外圍鋁箔，另一端緩緩靠近萊頓瓶迴紋針頂端。
3. 這時就可以看到放電產生的電弧還有聽到聲音。這個是電流碰撞空氣產生的光和聲音。
4. 可以在電子材料行買氖燈。將萊頓瓶重新充電後，用氖燈連接萊頓瓶迴紋針頂端與外圍鋁箔，試試看儲存的電能不能點亮它。

五、討論與思考

1. 愈大面積的鋁箔，是否會儲存愈多電荷？
2. 生活中還有哪些器材可以用來儲電？
3. 電容在生活中有何應用？

一、實驗設計單位

國立成功大學物理學系

二、實驗原理

自製驗電瓶用以檢驗摩擦所產生的靜電。在物體摩擦的過程中會產生熱能，電子獲得能量後可以克服原子核吸引力、脫離束縛，跑到另一個物體上；失去了帶負電的電子後，物體會帶正電，而得到電子的物體則帶負電。利用電荷同性相斥的特性，當二片鋁箔具有相同的電荷時，會因排斥力而張開，電荷愈多，張開的角度愈大。

三、材料準備

1. 剪刀
2. 美工刀（或鑽子）
3. 迴紋針 3-5個
4. 透明的寶特瓶
5. 鋁箔紙
6. 吸管（或PVC管）
7. 廚房紙巾（或餐巾紙、衛生紙、乾抹布） 1-2張

四、實驗步驟

【製作驗電瓶】

1. 把迴紋針的一端拗直，並且在尾端折出一個彎鉤。

2. 在寶特瓶瓶蓋中間挖個小洞，洞口為可以讓迴紋針穿過去的大小就可以了。
3. 將迴紋針凹有彎鉤的一端穿過瓶蓋。迴紋針要卡在瓶蓋上。
4. 將鋁箔剪成兩塊長方形，大小為稍微小於小拇指最後一節。
5. 將迴紋針上的彎鉤刺穿兩片鋁箔紙。擴大鋁箔上面的洞，可以鬆鬆地懸掛在上面。
6. 將瓶蓋鎖回保特瓶，注意鋁箔要在瓶子內部。完成驗電瓶。

【實驗開始】

1. 將塑膠吸管與衛生紙摩擦產生靜電。
2. 將塑膠吸管慢慢靠近並且接觸驗電瓶。看看鋁箔是否因為靜電翹起。（如鋁箔紙翹不太起來，可再將鋁箔洞口擴張）
3. 想想看～吸管摩擦的次數和鋁箔翹起之間的關係，摩擦越多次，鋁箔會翹得越高嗎？
4. 試試看不同東西摩擦之後所帶的靜電是否一樣。例如PVC管摩擦抹布。

五、討論與思考

1. 改成用餐巾紙、衛生紙、乾抹布摩擦吸管，觀察鋁箔片的夾角有無改變？
2. 摩擦的次數多少與鋁箔片的夾角多大有關係嗎？
3. 如果多掛幾片鋁箔片，情況會如何？
4. 與生活中有那些情形會產生靜電？靜電在生活中有何應用？乾冷的天氣，脫毛線衣會有靜電以及開門時摸門把有觸電的感覺，都是靜電的效果，可用驗電瓶來驗電，避免觸電；另外，靜電除塵與印表機碳粉印刷也都是靜電的應用。

一、實驗設計單位

國立成功大學物理學系

二、實驗原理

所謂的太陽能電池其實並不是電池，而是指一種將太陽光轉換為電能的裝置。太陽能電池的表面就是由二極體組成。在二極體中空乏區的正離子與負離子會形成一電場，阻止電洞和電子繼續復合。如果此時二極體的空乏區照射大於某個頻率（能量）的光，電子和電洞會分開。電子受到空乏區的電場影響，往飄移N型半導體；電洞則飄往P型半導體。這個過程形成電流。如果外接導線連接二極體兩端，就能取出電能供我們使用。

太陽能電池的優勢在於發電時不會產生溫室氣體，是一種可再生的環保能源。但是在生產時會產生許多有毒廢水，廢棄的太陽能電池也需要特別的處理，因此其所產生的汙染仍須特別的注意。

三、材料準備

1. 太陽能電板（RY9-413，約3伏特）54mm x 54mm 2塊（可在電子材料行購買類似規格的太陽能電板）
2. 紅色及藍色LED燈 各1顆（可在電子材料行購買）
3. 快拆端子 2個（可在電子材料行購買）
4. 手電筒
5. 麥克筆

四、實驗步驟

【製作太陽能板】

1. 將太陽能板的電線夾到快拆端子同一側的兩個不同的孔中。
2. 觀察電線連接到的位置在太陽能板背面是（＋）號（正極）還是（-）號（負極），確認後於快拆端子上使用麥克筆標註正負極。
3. 將紅色LED的兩隻腳接到快拆端子另一側。長腳要接到正極；短腳要接到負極。
4. 用手電筒照射從正上方照射太陽能板，來看看紅色LED是否會亮起吧！

【光照角度是否會影響LED燈的亮度呢？】

1. 從三個角度，正向（約垂直90度）、斜向（約45度）與側向（約水平角度）照射太陽能板，觀察手電筒角度對LED燈亮度的影響。LED燈越亮，代表太陽能板產出的電流越多。
2. 如果有三用電表，也可測量不同照射角度的電流大小。實驗結果表示手電筒正對著太陽能板照射可以得到最大的電流。
3. 將紅色LED燈換成藍色LED燈，同樣使用手電筒正對著太陽能板照射，會發生甚麼變化？
4. 用手電筒照射從正上方照射太陽能板，來看看藍色LED燈是否會亮起。
5. 看來藍色LED燈沒有亮，因為藍色LED的啟動電壓較高。所以來改成兩片太陽能板串聯提高電壓試試看吧！
6. 使用快拆端子，將其中一片太陽能板的正極連接到另一片的負極。
7. 再將兩片太陽能板剩下的正負極連接到裝有LED燈的快拆端子。
8. 再次用手電筒照射從正上方照射太陽能板，來看看藍色LED是否會亮起吧！

五、討論與思考

1. 如何解釋不同顏色的LED的要串聯太陽能板才會亮？
2. 如何解釋並聯太陽能板會造成不同LED的亮暗變化？
3. 太陽能板在生活中有何應用？