簡易吸塵機的STEM原理

吸塵機面世約120年，現在更成為每個家庭必備的家庭電器，當中充滿着不少STEM原理。

吸塵機是由休伯特‧布思發明的，他從一台以吹走灰塵方式來替列車車廂進行清潔的產品示範失敗中得到啟發，運用了逆向思維把吹的概念改成吸，再不斷實驗測試改良，就發明了全球第一台吸塵機。

第一台吸塵機的體積很大，而且運作時又會產生很大的噪音，所以又被稱為「吵死人的怪物」。隨着電動泵、摩打及扇葉逐漸面世及經過多年的改良，令吸塵機的體積大幅減少。

其實要跟小朋友解釋吸塵機的運作原理，可以用手提電風扇開始入手。開動手提電風扇時，摩打會帶動扇葉轉動產生周邊的氣壓改變，使扇葉後方的空氣被推往前方；即如果手提電風扇前後反轉，就會變成有抽風效果的抽氣扇。

最簡單的吸塵機可以由手提電風扇加漏斗而成。由於沒有收集瓶，灰塵就會從漏斗嘴被吸入漏斗，再被排出到扇葉外。故此只要加入收集瓶及過濾網，就能夠是收集灰塵垃圾，同時又能把抽入的空氣排走。

現代的吸塵機款式很多，但吸塵的原理和百年前的大致相同，同是由高氣壓區域流動到低氣壓區域所產生的空氣流動而成。吸塵機運作時機內的強力風扇能夠把機內的空氣抽出，使機內的氣壓下降，引致瓶口外的壓力較大，外部空氣受壓吸入機內，灰塵和垃圾便隨空氣進入吸塵機。

觀察、實驗、測試、改良，從失敗中學習都是STEM技能。在生活中還有很多物件或電器都與吸塵機相似，空氣清新機就是其中之一，由此可見STEM早已與生活共存。

（本欄逢周五見報）