第四單元 電磁作用

活動一 指北針和地磁

• 指北針的指針和磁鐵一樣，具有N極和S極，會受到另一個磁鐵影響，產生同極相斥、異極相吸的現象。
• 指北針應遠離磁鐵、鐵器及電器用品，以免影響指北針的指針偏轉方向。
• 懸空的磁鐵和指北針一樣，N極會指向北方，S極會指向南方，這是因為地球具有磁性，它內部就好像有一支長條形的大磁鐵，科學家稱為「地磁」。地磁的N極靠近地球的南方，S極靠近地球的北方。
• 指北針的指針箭頭為N極，與位在地球北方的地磁S極相互吸引而朝向北方，也因而會被磁鐵S極吸引。圖示：

活動二 電磁鐵

• 電可以產生磁：丹麥物理學家奧斯特發現通電的電線可以使磁針偏轉，證實電流可以產生磁場。

實驗一：通電後的電線會使指北針的指針偏轉。

實驗二：改變電流的方向，指北針的指針箭頭偏轉方向會相反。

實驗三：改變電線的擺放位置，指北針的指針箭頭偏轉方向會相反。

實驗四：把電線繞成很多圈，通電後，線圈靠近指北針，一端會使指北針箭頭偏轉，但因磁力不足，即使改變電流方向，仍無法吸起迴紋針。

※漆包線是在銅線外表覆蓋絕緣漆，銅線可以導電，但外層的漆不導電。漆包線越粗，通過的電流越大，但漆包線太粗不易纏繞，且線圈通電後會發熱產生高溫，操作時較危險。

二、電磁鐵的特性

(一)在線圈內放入鐵棒，通電後就和磁鐵一樣具有磁性，可以吸引鐵製品，利用這種方法製作的磁鐵稱為電磁鐵。斷電一段時間後，它的磁性也會跟著消失。

(二)電磁鐵會吸引指北針N極一端是S極；會吸引指北針S極的一端是N極；當電流的方向改變，電磁鐵的磁極也會跟著改變。

三、改變電磁鐵的磁力

(一)電磁鐵的線圈數越多，磁力越大，能吸引迴紋針數量越多。

(二)串聯的電池數量越多，電磁鐵的磁力越大，能吸引迴紋針數量越多。

活動三 電磁鐵的應用

• 生活中的電磁鐵

1. 在一塊鐵芯上纏繞可以導電的線圈，就可以形成一塊電磁鐵。
2. 電磁鐵是一種暫時性的磁鐵，只有通電時才會產生磁性。
3. 生活應用：電話聽筒、電鈴、玩具小馬達、強力電磁鐵起重機、電磁爐、磁浮列車……。
4. 磁浮列車是一種利用電磁鐵相吸、相斥的作用，用來推動車身前進的交通工具。磁浮列車上的電磁鐵磁極，與軌道上、下相對；藉由磁力的吸引和排斥作用，就可以控制車向前加速或減速，因此具有高速平穩、低汙染且幾乎不會產生噪音的優點。

• 製作簡易小馬達：通電的線圈會產生磁性，在線圈下方放置磁鐵，會與通電線圈所產生的磁性相斥或相吸，因而推動線圈轉動。

科學閱讀~電與磁的發明家—奧斯特與法拉第

• 起源：丹麥物理學家奧斯特正在教授學生認識電力與磁力，突然發現磁針似乎受到雷雨的影響而偏轉。
• 應用:法拉第設計了第一臺馬達，之後利用馬達的原理，製成了簡單的發電機。
• 發電機的設計：一個銅盤掛在一個大型的馬蹄形磁鐵中，銅盤上有可以轉動的把手；當銅盤在磁場中快速轉動，就可以產生源源不絕的電流。