皮卡丘放的交流电还是直流电?| No.120

Frions 中科院物理所 2018-09-14


皮卡丘大家都很熟悉,它是口袋妖怪中登场精灵的一种。

皮卡丘是一只電氣鼠,全身的皮毛都是黄色的。它的耳朵很长,尖端是黑色的。它有小小的嘴巴,以及黑色的眼睛。它的脸颊上有两个红色的圆形电气囊。十万伏特也是它的重要技能,然而这里的十万伏特是交流电还是直流电呢?

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1
Q

同样的力度,为什么针扎自己比较疼,手指戳自己不会疼呢 ?


by 匿名

A

走在冰上的时候如果觉得冰快要破裂,那么就采用爬的方式,就可以平安渡劫,这是因为爬下之后冰的受力面积变大了,所以单位面积受到的力即压强小了。同理,针的直径比手指要小很多,同样的力度,针头所提供的压强远比手指要大,因此对于触觉感受器的刺激就强,就觉得比较疼了。

By Patwf


2
Q

光子有没有质量?如果有,那打在人身上为什么不痛?

by 匿名

A

光子具有波粒二象性,其粒子性的一个特征就是光子具有质量。光子的静质量为0,但其动质量不为0。一个光子的能量E=hv,根据质能方程,其能量等E=mc2,这两个式子联立起来可以解出光子的动质量m=hv/c2,动量p=hv/c。

有动量的粒子打到物体上被吸收或是被反射,则会将动量传递给物体,持续性的传递动量就是压强的体现,所以光子打在物体上是有压强的,即光压。麦克斯韦由电磁理论算出光正入射到黑体(完全吸收光的物体)上所产生的压强为P=S/c,其中S为光的坡印廷矢量的值。根据这个公式,可以计算出太阳光的产生的光压约为5x10-6Pa,这一压强非常小,所以人体是感受不到的。

By Patwf


3
Q

为什么飞机的螺旋浆转动的时候,假如一开始是顺时针,在加速到一定速度后会看起来像逆时针?


by 顾海卡。

A

这是视觉暂留现象造成的。人眼对图像的处理需要一定的时间,不会成像之后立即消失,中间有一定的时间差。电影是一帧一帧地播放,而在我们看来画面却是连续不断的,也是因为这个。

我们可以把成像过程理解为等时间间隔取样,时间间隔为T。若螺旋浆转动周期T满足 

我们对其的取样与以周期为 

的反向转动的取样效果相同,大脑会将这个情况处理成更简单的反向转动情况。

By 可爱的你


4
Q

 地球如何散热?             

by  青岛老樵 

A

热量传递有三种方式:热传导,对流和辐射。其中热传导需要两个物质接触,热量从高温物体传到低温物体。对流是通过流动介质传递热量,二者均需热源与另一物质接触。而地球孤零零围着太阳打转,没有物质与之接触(陨石等情况忽略不计),不能通过这两种方式传递热量。

故地球只能通过辐射电磁波来散发热量(高空大气层分子逃逸也能散热,不过占比很小)。其实不只散热,地球接受的热量基本来自太阳,也是通过电磁波辐射传递的。不过两者有较大区别。地球辐射主要以红外线为主,而太阳辐射中有大量的紫外线。二者的差异影响着大气的温度性质。大气中(尤其是低空)含有的水蒸气,二氧化碳等对红外线有较强吸收作用,故低空大气主要从地球辐射中吸收能量,温度会随高度增加而降低。大气中(尤其是高空)的臭氧等,对紫外线吸收较强,温度会随高度增加而升高。

By 可爱的你


5
Q

影视作品中向下坠落或跳落地面会有一个翻滚动作,这个动作在人垂直落下的情况怎么卸去或减小冲击力?


by 匿名

A

人在从高处落下时会不断加速,动量不断增大,而人平稳地站在地上时动量为0,因此需要通过各种途径来将动量消耗掉。对于不是很高的高度,人可以通过曲腿来进行缓冲,通过肌肉做功来降低动量,而当动量很大时,曲腿的的缓冲有限,就会对人体造成伤害。人在落地接翻滚这一过程中,首先是人在竖直方向获得减速的时间长了,比如从高处跳如果落地后顺势蹲下就觉得冲击力变弱了,其次是通过姿势的调整而将动量转换为角动量,即原本是直直落在地上的,这些竖直的动量都要被缓冲掉,现在一部分变成了横向的滚动,因此竖直方向上对地面的冲击变小,地面给人体的反作用力变小,人体就能够承受了。不过这一技巧需要专门的练习,并且缓冲也是有限度的,请勿随意模仿!

By Patwf


6
Q

骑摩托车在拐弯时向一侧倾斜拐弯半径为更小,这是什么原理?已经提交了很多问题,再不回答我就从祖国的最西边(克孜勒苏柯尔克孜自治州)去北京找你们。


by aitbai

A

在摩托车转弯过程中,摩擦力提供了向心力,保证车子可以转弯,但是由于摩托不是质点,所以如果不压低车身的话,它受到的力会让车身翻转,分析如下:

这个问题在非惯性系中分析会比较方便,我们先假设拐弯的时候不去压低车身(千万不要尝试,中二的答主曾经因此飞出去了):

 在非惯性系中摩托车的质心会受到离心力f,如果以车和地面接触点为参考点,离心力f会产生一个力矩导致车向左倒。但如果车身倾斜,重力也会提供一个力矩抵消离心力的作用,两者满足图中的关系时,车子就会稳定下来。可以看出当半径变小,离心力变大,只有压低车身才能继续使摩托处于稳定状态。

By 螳吉呵呵


7
Q

您好,想问一下,电势表示场的能的特性,而高度只是表示距离的一个物理量,两者进行类比是不是有些不太合理,希望能得到解答,万分感谢


by 步惊云2

A

两者类比是合理的。一般我们把地球表面小范围内的重力加速度看做是一个均匀的加速度场。这时重力势和高度呈线性关系:V=V0+gh,V是重力势,V0是参考点的势,g是重力的大小,h是高度。可以看出知道了h的变化和V的变化只相差一个系数,所以看起来我们是将电势表示的场的特性和高度做类比,实际上是和重力势作类比,原因就在于重力势和高度呈线性关系。

By 螳吉呵呵


8
Q

皮卡丘发的是交流电还是直流电?


By 白鹿

A

皮卡丘究竟是使用直流电只和作者如何设定有关,或许作者根本就没有考虑过这个问题,但是我们通过一些现象来进行分析也未尝不可。

皮卡丘(人家超凶的o( ̄ヘ ̄o#))

我们知道皮卡丘的绝招之一是十万伏特攻击,十万伏特在生活中已经算是很高的电压,我们有理由相信皮卡丘体内有增压装置,最常见的增压手段就是交流变压器,所以皮卡丘是有可能使用交流电的,但是很难想象如此萌物体内有线圈和铁芯来实现增压。

那么在真实的生物中有没有可以发电的主儿呢?确实有,比如电鳗、电鲶、电鳐等生物。

电鳗 (不瞒你说,我也有点凶)

电鳗的身体可以看成一个个“电池”(其实是一个个特殊的肌肉细胞)连接而成,每一个“电池”依靠化学能向两端搬运正负离子形成电位差,由于电池串联电位差相加,这导致电鳗首尾之间的电位差可以达到几百伏特,这么大的电位差可以轻松电晕甚至电死其他动物。

 电鳗放电动图

   皮卡丘解剖图

不过,电鳗的放电过程不是持续的而是脉冲式的,它不能被严格的归为直流电或者交流电。不过皮卡丘的放电过程也是像闪电一样的脉冲式放电,所以它很有可能采用和电鳗相同的发电手段。但是如果是这样的话,显然皮卡丘的发电能力远远高于电鳗。

皮卡丘放电动图:

当然,最终答案也许只有作者才知道。

By 螳吉呵呵




本期答题团队:

   物理所   Nothing、Patwf、可爱的你


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编辑:望江楼


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