- 2024-05-25
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等离子体环
Plasma Ring
等离子体环是一种环形气体放电的现象,一种融合了科技和艺术的创新作品,所以我们决定以它为我们科学展的项目。
然而它实际上并没有如同我们看到的成果那般简单,我们一上来就被原理的困难缠住了,全都是未曾涉及过的知识盲区。即使已经有了开源平台上项目的原理图,但我们还是很难快速的了解并学会有关这个项目的所有电磁学知识。在经过了几天的困惑后,我们选择优先制作产品,可这一步也困难重重。
我们首先加入了由原项目组组织的群,通过里面了解到了PCB的图纸和打印方法。我们便急匆匆的敢去打印以及采购材料,可到手了才发现这并非最终版的PCB,也不确定它所对应的原理图。最后我们询问了项目负责人,获取了最新版的电路板和材料包,开始焊接电路。
在焊接电路时大家都小心翼翼,在保护好自己的同时也保护好电子元件,顺利的完成了焊接工作,同时线圈也绕好了。我们就开始了第一次的测试,结果还算成功,不过还是有一些问题等待解决——现在的等离子球只可以产生辉光,但是并不能成环。我们求助了很多有这方面知识的群友,但是真正了解问题还得实地解决。所以我们选择将电路寄给了开源项目的负责人,期待他给我们一个解答。
等到他送回电路后,发现是mos管的型号有问题,重新焊接后,终于可以成环。可是新的问题也在产生,现在的等离子球只是概率成环,重复询问卖家后,一致认为是球的问题。我们准备了两手方案,采购新的氪气球,以及尝试新的线圈。最终成功达成了我们最初的设想。
在这次的科学展中,我们都学到了很多,不仅仅是时间管理,更是学到了团队配合与领导能力,使我受益匪浅。期待下一次的科学展又会有什么样的奇妙经历。
接下来是项目原理解析:
当氙气受到强电场的影响时,分子间的碰撞会使得外层电子脱离其轨道,从而被电离,形成一种由带电粒子组成的等离子体。环形电场使它形成稳定的环状结构,带电粒子的碰撞产生辉光放电,气体分子的电子受激发后跃迁至更高能级轨道。由于这些电子在高能态下并不稳定,它们会自主回落至原始低能轨道,同时根据能量守恒定律释放出能量差对应的光子,使得等离子体环可见。
生物技术的应用——DNA提取,酶切,PCR及凝胶电泳
Application of Biotechnology: DNA Extraction, Enzyme Digestion, PCR, and Gel Electrophoresis
生物
DNA提取
这次实验旨在提取学校里猫咪的DNA,通过凝胶电泳确认猫咪的亲缘关系,我们首先采集猫咪的口腔细胞,添加各种裂解液和酶使细胞中除DNA外的其它分子全部降解,并使用吸附柱收集DNA样本溶液。我们再通过PCR扩增技术复制DNA样本,让DNA条段在凝胶电泳中更加明亮,达到肉眼可见的效果。最后我们在PCR后的样本中添加不同的限制性内切酶,这些酶可以识别特定的DNA序列将其切割成不同长度,再通过凝胶电泳将不同长度的DNA分离,使我们看到不同的DNA条带图谱,由此对比猫咪的亲缘关系(亲缘关系相近的猫咪DNA条带重合度高)。
VEX机器人项目
VEX Robotics Competition
VEX机器人比赛每个赛季都有不同的规则与目标,这赛季我们的主题名为High Stakes(尖峰时刻),主要目标分为将ring套进场地中的stake中与爬杆两部分,各占不同的分值,以综合得分决定胜负。
我们的机器人主要由三部分组成:底盘、机械臂、抓取机构。根据赛规机器人上会有且只有总共8个电机。
底盘:分配6个电机,一侧3个电机,它们用齿轮传动的方式带动每侧3个轮胎,速度约332转/min。
机械臂:用来控制抓取夹的高度和爬竿,以大齿轮带动小齿轮的方法带来足够在爬竿的时候吊起整个机器人的扭矩,以此实现套环与爬杆两个目标。
抓取杆:垂直于机械臂,在它的末端有两个柔性的塑胶拨片,当机械臂向下运动时,拨片产生形变让环通过,提起时拨片回到原来形状卡住圆环,这样圆环就不会掉下去了(拾取)。
我们还在上面加了一个曲柄连杆,把圆周运动变成了直线向下运动,从上方往圆环上施加向下的压力,再次让拨片产生形变,将圆环推出(放置)。
文 | 科学展项目负责同学
审核 | Flora
翻译 | ChatGPT
排版 | Jang
配图 | Max Guo(G12)