文／王凌卿、余民雄．圖／科教館提供
相信嗎？一枝鉛筆就可以發出聲音、玩出音樂！在平常，大家手中拿的鉛筆大多是作為書寫或畫畫之用。但是，當鉛筆化身為能夠發出聲音的音樂筆時，也許就讓大家驚訝鉛筆竟然可以做為「樂器」的用途了！沒錯！這就是在科教館近期配合「生物律動特展」所推出的電子音樂鉛筆DIY 活動。除了教大家如何製作完成一枝電子音樂鉛筆（圖1），還告訴您許多有趣的玩法呢！到底有多神奇呢？接下來就帶大家一探究竟吧！
圖1 電子音樂鉛筆完成品
揭開電子音樂鉛筆的神秘面紗
要讓鉛筆發出聲音，有幾個重要的組成要件，除了鉛筆以及電路板之外，還需要透過以人作為導體才行。首先帶大家瞭解在鉛筆芯的主要成分是用石墨和黏土按一定比例混合製成的。其中石墨是元素碳（C）結晶的礦物之一，具有導電性與導熱性。在鉛筆外觀所寫的英文字如"H" 即英文"hard"（硬）的詞頭，愈多H 表示鉛筆芯愈硬。"B" 是英文"black"（黑）的詞頭，愈多B 表示鉛筆芯愈軟，書寫或畫畫時留在紙上的石墨愈多而愈黑。為了達到一定的導電度，電子音樂鉛筆最好使用2B 以上的鉛筆來製作喔！
再來要介紹的就是架在鉛筆上的電路板，它是會讓鉛筆發出聲音的關鍵角色！電路板是由一組振盪電路構成，編號555的IC 就像節拍器一樣能發出規律的電流振波，它能由週邊的電容器跟電阻器調整振波的快慢，轉換為音波由喇叭發出聲音，這枝筆設定在每秒2000 ～ 4000 次的振波，也就是2K ～ 4KHz（Hz 是頻率），透過改變振盪頻率來決定聲音的高低。電容器已固定在電路板內部，電阻器RX 是一個變數，是由兩條引線分別連接到鉛筆芯及雙手而構成迴路（圖2）。
圖2 電子音樂鉛筆的科學原理係透過改變振盪頻率來決定聲音的高低
當其中一條引線連接鉛筆頂端的圖釘，另一條纏繞在鉛筆的鋁箔由手握住後，透過人體傳導至按住紙上畫線碳粉的另一手，即形成一個電阻迴路，移動筆芯的位置就會改變迴路的電阻值，也就會改變振盪頻率，而形成音調的變化，所以能成為一種簡單的電子樂器（圖3）。
圖3 電子音樂鉛筆與雙手構成迴路示意圖
玩創互動體驗 激發創造力與想像力
電子音樂鉛筆不只是會發出聲音，透過畫在紙上的碳粉線條找出音階的變化後，還可以彈奏出一首音樂！隨著畫出的圖案線條深淺或粗細變化，都會產生高低音階的差異！此外，影響因素還包括以人作為導體所形成的皮膚電阻，每個人的皮膚乾燥程度或接觸碳粉面積等都會影響高低音階的變化，因此所創作的音階圖在不同人彈奏時，就會產生些微音階上的差異！也因為這樣的特性，大家可以發揮創意，構思不同的圖案後，試著找出音階來創作音樂！（圖4）
圖4 小朋友利用自製的電子音樂鉛筆畫出圖案線條，進行音樂創作
會讓你愛上電子音樂鉛筆的魔力不僅只有在紙上的畫圖創作而已，只要將電子音樂鉛筆和另一隻手放在錢幣或金屬文具用品都能產生聲音的變化！更有趣的是中間還可以很多人手牽手連結起來，透過導體連結形成的迴路一樣會讓鉛筆發出聲音，甚至還可以觸碰臉部或手部皮膚來玩創聲音。還有其他玩法嗎？相信一定有很多趣味的體驗方式等著您來創作喔！
活動發源構想
來自愛爾蘭科學藝廊的創新的跨國展覽― 生物律動（Biorhythm-music & the body） 特展， 自去（2014） 年12 月11 日開始至今年的6 月10 在科教館的七樓展出，這個特展結合了創新科技、藝術與大腦科學等的實驗式互動展品，也因此吸引了將近80 位來自科技、藝術、物理和生物等不同領域的志工夥伴集結在此，為觀眾提供專業的導覽解說。透過夥伴們搜尋網站上國外的Music pencil 教學，發現電路原理與展場內的「感覺鏈」展品（chains of emotion）的導電原理相似（圖5），因此在經過改良修正後，完成了電子音樂鉛筆製作的構想！同時在今年的農曆新年與228連續假日舉辦了「生物律動特展―電子音樂鉛筆DIY 活動」，也獲得了很大的迴響！後續課程日期請留意本館官網資訊。
圖5 生物律動特展的「感覺鍊」展品的導電原理與電子音樂鉛筆相似
生物律動特展呈現的互動式展品顛覆了大家對聲音的想像，在這裡您將深刻地感受到聲音不只是用聽的，還可以透過身體來探索！邀請您來體驗一趟不一樣的聲音旅程！
延伸閱讀
- 科教館生物律動特展：http://activity.ntsec.gov.tw/biorhythm/index.html
- Weekend Projects - "Drawdio" Musical Pencil： https://www.youtube.com/watch?v=P4-Wl0W1004/
王凌卿 國立臺灣科學教育館展覽組商借教師
余民雄 國立臺灣科學教育館生物律動特展志工
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