圣诞STEM挑战:发现精灵和圣诞老人

如果你睡得很轻，驯鹿在屋顶上发出嘎嘎声，或者圣诞老人在喊鲁道夫或唐纳和布利森，那么你就没事了。当你听到圣诞老人的声音时，只要打开窗户向外看。但假如周围很安静，或者你在打瞌睡，你就错过了看到圣诞节魔力的机会。这就是为什么你需要自己的圣诞老人和精灵探测器。

现在有一件奇怪的事情。一个高灵敏度万用表，它的引线不接任何东西，设置为交流，通常会显示一个读数，通常是100mV或更多。只要周围的探测线就能接收到信号。而且这个信号不是恒定的——稍微靠近电表来读取它，读数就会发生变化。这是怎么回事?通常情况下，是导线周围的磁场携带电流——墙上的导线，天花板上灯的导线，变压器里的导线都会在某种程度上产生电流。这种交流磁场会在附近的电线上产生一个小电压，就像你的万用表的引线一样。

它有时被称为“拾取”，因为它是从其他电力设备拾取的。有时还有“市电嗡鸣”，因为它通常是在市电50Hz的频率，或者是像100Hz这样的市电谐波。如果导线移动——无论是接收线还是发射线，或者发射线中的电流变化，拾取或嗡嗡声就会发生变化。这很复杂，也不可预测，所以“拾音器”或“嗡嗡声”都是你想要摆脱的麻烦。屏蔽电缆、绞线电缆、嗡嗡声过滤器和许多其他巧妙的方法都致力于摆脱它。但是，令人惊奇的是，我们可以让它为我们做一些事情。

你需要找到圣诞老人会经过的地方——比如烟囱底部的壁炉架——或者是放圣诞袜的房间的门。然后你需要将万用表探头的电线连接到两个尽可能大的金属片上，这两个金属片位于经过的地方的两侧。这两块必须相互隔离-检查它们之间的电阻为> 10megohm。如果没有方便夹住的东西，就用一根电线把探针伸出来。把万用表放在引脚不会被踩到的地方。

最后，你还需要电子产品。但不要惊慌，你需要的所有电子产品都已经排好了，准备好装进两个方便的盒子里:一个万用表和一个手机。万用表应该可以通过蓝牙将读数传输到手机上，这样你就可以从远处监控万用表，甚至可以绘制读数的实时图表。大多数手机都可以使用，但你需要将万用表软件加载到手机上。

将万用表设置为高灵敏度交流刻度，然后按蓝牙按钮连接到手机。切换手机上的蓝牙来接收它。然后设置手机显示或绘制读数，就这样，你就完成了。

在离过往区域一两米远的地方等待，看一下读数。现在试着穿过敏感区域，看看你在图上看到了什么。运气好的话，你会看到它上升或下降，只要你停留在敏感区域，它就会或多或少地停留在那里，然后当你离开门口时，它就会恢复到静止值。你的身体正在停止——或增强——通往万用表的电线中的嗡嗡声。

如果一开始行不通，那就试，试，再试。尝试不同的地方，夹在不同的金属或金属丝上。同样重要的是，在房间里打开不同的东西来测试信号。灯，电视，电源(里面有变压器或类似的)和大多数有电源的东西都会在一定程度上影响读数。

试着打开和关闭它们，直到你的系统正常工作——然后不要改变任何东西。但是等一下:也许你的卧室太远了，蓝牙信号无法到达你的手机。Nil desperandum !你可以把探测线连接到同轴电缆或屏蔽电缆上，然后把它连接到楼上的万用表上。

如果你想更详细地检查系统，你可以将读数加载到电子表格中。从电话发送文件，并在必要时将列中的文本转换为数字。然后在x轴上绘制时间或读数与y轴上的毫伏。

为这一切终于起作用而高兴吗?然后喝完你的圣诞夜睡前酒，坐直，这样你就不会打瞌睡，眼睛盯着万用表，准备看看圣诞老人和他的雪橇和他的精灵朋友。也许你会听到他在离开时大声说:“祝大家圣诞快乐，祝大家晚安!”

如果你喜欢这篇文章，你会在尼尔·唐尼的书中找到更多有趣的科学东西，比如普林斯顿大学的《周六科学终极之书》，还有很多其他东西(以及《爆炸圆盘大炮》一书的免费副本)，请访问www.saturdayscience.org．根据这个实验，尼尔目前的工作包括开发一种新的呼吸机系统，以支持呼吸困难的人-获得更多关于这个伟大项目的信息Exovent.org。

有一本旧目录STEM-related挑战如果你正在寻找更多的选择，可以从过去两年里选择。的IET也有大量的资源成年人可以用它来让孩子们融入STEM世界。另外，请查看IET的圣诞老人工作坊．