“芯芯”點(diǎn)燈

葉影

“星星點(diǎn)燈照亮我的家門(mén)，讓迷失的孩子找到來(lái)時(shí)的路......”《星星點(diǎn)燈》憑勵(lì)志的歌詞和朗朗上口的旋律深受大家喜愛(ài)，曾一度風(fēng)靡大江南北。而在2018年浙江省趣味親子科學(xué)實(shí)驗(yàn)賽的舞臺(tái)上，也有一個(gè)“‘芯芯點(diǎn)燈”節(jié)目，這個(gè)“芯芯”其實(shí)是鉛筆芯。表演者配合默契、創(chuàng)意趣味無(wú)限?？吹竭@里，你或許會(huì)問(wèn)：一根普通的鉛筆芯究竟怎么點(diǎn)燈？那就讓我們一起隨著這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)表演者鄭皓越、鄭斌斌兩父子來(lái)一探究竟吧。

實(shí)驗(yàn)的開(kāi)場(chǎng)十分有趣：晚飯后，爸爸坐在椅子上愜意地看著報(bào)紙，兒子則坐在書(shū)桌前認(rèn)真學(xué)習(xí)。突然停電了，家中一片漆黑。

停電怎么辦？許多人第一反應(yīng)就是找蠟燭或者翻出手電來(lái)應(yīng)急，這對(duì)父子卻不急不慢地做起了實(shí)驗(yàn)，還給實(shí)驗(yàn)起了個(gè)好聽(tīng)的名字：《會(huì)發(fā)光的鉛筆芯》。感興趣的朋友們可以跟著實(shí)驗(yàn)步驟一起試試，實(shí)驗(yàn)的取材都十分常見(jiàn)。

實(shí)驗(yàn)器材：

一號(hào)電池8節(jié)，錫紙兩條，鉛筆芯數(shù)根，卷紙筒一個(gè)，玻璃廣口瓶一只，回形針數(shù)只，膠帶一卷，礦泉水瓶一個(gè)，剪刀一把。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1、將8節(jié)一號(hào)電池以串聯(lián)的方式放進(jìn)卷紙筒。

2、將錫紙與回形針連接在一起。

3、用膠布將回形針固定在礦泉水瓶瓶口的兩端。注意兩個(gè)回形針的高度要保持一致。

4、將鉛筆芯放在兩個(gè)回形針上，把廣口瓶蓋在礦泉水瓶上，做出一個(gè)小燈罩。

至此，基本架構(gòu)搭建完畢，可以展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果了。若將錫紙按在電池的兩端，就可以觀察到鉛筆芯冒煙發(fā)光的現(xiàn)象。若將鉛筆芯換成銅線，則觀察不到發(fā)光現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)原理：

鉛筆芯發(fā)光與電燈泡發(fā)光的原理是類似的。當(dāng)年，愛(ài)迪生在研究電燈的過(guò)程中曾試過(guò)1600多種材質(zhì)，以后才演變成鎢絲。鉛筆芯的主要成分是石墨，具有導(dǎo)電性。當(dāng)我們把電池和錫紙（錫紙充當(dāng)了導(dǎo)線）連接上鉛筆芯時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的電路。石墨在導(dǎo)電的同時(shí)電阻很大，當(dāng)強(qiáng)大的電流通過(guò)鉛筆芯時(shí)，鉛筆芯溫度急速升高，并且可以發(fā)熱發(fā)光。

而銅線的導(dǎo)電性雖然非常好，但電阻率卻很小，所以只會(huì)輕微發(fā)熱，不會(huì)發(fā)光，這也是我們把鉛筆芯換成銅線沒(méi)有觀察到任何現(xiàn)象的原因。

知識(shí)鏈接：

1、電燈泡小知識(shí)。電燈泡（或稱電球、鎢絲燈），其準(zhǔn)確的名稱應(yīng)為白熾燈。它的外圍由玻璃制造，把燈絲置于玻璃內(nèi)的真空中，或低壓的惰性氣體之下，作用是防止燈絲在高溫下氧化。其中，用電流把常以鎢制成的燈絲加熱到白熾狀態(tài)后用來(lái)發(fā)光的燈叫白熾燈，而燈泡內(nèi)填充了鹵素和惰性氣體的白熾燈稱為鹵素?zé)簟?/p>

2、電燈的發(fā)明權(quán)之爭(zhēng)。如果問(wèn)起是誰(shuí)發(fā)明了電燈，大多數(shù)人都會(huì)毫不猶豫地回答愛(ài)迪生。但實(shí)際上，電燈的發(fā)明并不是愛(ài)迪生一個(gè)人的功勞，世界上第一個(gè)電燈泡也不是愛(ài)迪生發(fā)明的。如果從發(fā)明電燈的時(shí)間來(lái)看，早在愛(ài)迪生之前，就已有人發(fā)明出了電燈，而且不止一個(gè)人。

電燈的發(fā)明史，最早可以追溯到1801年。當(dāng)時(shí)，英國(guó)一位名叫漢弗里·戴維的化學(xué)家在他的實(shí)驗(yàn)室中用鉑絲通電發(fā)光，當(dāng)然，這還不是電燈泡。幾年后，漢弗里·戴維發(fā)明了電燈最早的雛形——“電燭”，是利用兩根通電碳棒之間發(fā)生的電弧來(lái)照明。1845年，俄國(guó)科學(xué)家鮑爾舍夫斯基發(fā)明了帶熒石的發(fā)光電燈。

1854年，美國(guó)一位名叫亨利·戈培爾的鐘表匠，將一根碳化的竹絲放在真空玻璃瓶中，通電后發(fā)光長(zhǎng)達(dá)400個(gè)小時(shí)，世界上第一個(gè)真正的電燈泡也由此誕生了。不過(guò)，亨利·戈培爾卻沒(méi)有及時(shí)申請(qǐng)專利。1860年，英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家約瑟夫·威爾森·斯旺也發(fā)明了一個(gè)碳絲電燈泡。由于當(dāng)時(shí)真空技術(shù)不發(fā)達(dá)，斯旺的這個(gè)電燈泡處于半真空狀態(tài)，使用壽命很短。此外，俄國(guó)政府聲稱：早在1873年時(shí)，亞·尼就用白熾燈做過(guò)彼得堡街道照明的試驗(yàn)。

1874年，溫哥華的兩名電氣技師申請(qǐng)了一項(xiàng)專利，在玻璃泡內(nèi)充入氮?dú)?，以通電的碳桿發(fā)光，但他們沒(méi)有足夠的財(cái)力繼續(xù)完善這項(xiàng)發(fā)明，于1875年將專利賣(mài)給了愛(ài)迪生。愛(ài)迪生從1875年起，才開(kāi)始對(duì)電燈發(fā)起新的挑戰(zhàn)。愛(ài)迪生通過(guò)不懈努力，終于在試驗(yàn)了1600多種材料之后，于1879年制造出了可以照明45個(gè)小時(shí)的碳絲燈泡。在愛(ài)迪生點(diǎn)亮電燈以前，即1878年12月18日，英國(guó)著名科學(xué)家斯旺在紐卡斯?fàn)柣瘜W(xué)協(xié)會(huì)上曾展示了碳絲燈泡，并在兩年后投產(chǎn)。

值得一提的是，斯旺和愛(ài)迪生發(fā)明電燈的時(shí)間相差無(wú)幾，他們?cè)鵀闋?zhēng)奪電燈的發(fā)明權(quán)而打官司，后來(lái)兩人庭外和解，并于1883年在英國(guó)成立了一家聯(lián)合公司——“愛(ài)迪萬(wàn)”（EdiSwan）。再后來(lái)，斯旺把他的權(quán)益及專利全部賣(mài)給了愛(ài)迪生。

電燈是科學(xué)史上的一座界碑，是一代代科學(xué)家的探究和實(shí)驗(yàn)累加造就的。愛(ài)迪生也是站在前輩的肩膀上，對(duì)現(xiàn)代電燈的核心要素加以改良，發(fā)明了發(fā)電機(jī)、絕緣電線等設(shè)備，進(jìn)而連接起實(shí)驗(yàn)室和市場(chǎng)端，推動(dòng)了電燈的量產(chǎn)，讓電燈走進(jìn)千家萬(wàn)戶。因此，愛(ài)迪生才被公認(rèn)為是電燈的發(fā)明人。