第四單元 電與磁的奇妙世界

活動1　指北針與地磁

• 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 神奇的電磁鐵

• 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) 可以利用指北針靠近電磁鐵來判斷Ｎ極與Ｓ極，若是改變電池方向，則線圈的Ｎ極與Ｓ極的位置也會改變。

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. 磁浮列車使用了許多電磁鐵，用電流方向來改變磁極，車身與車軌磁極間利用同極相斥、異極相吸的作用，產生前吸後推的現象讓列車行進。因磁浮列車是懸浮於軌道上行駛，可以減少車胎與軌道的摩擦力，以致增加行駛速度。

• 製作電池電動機：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~電流磁效應的發現

• 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:

1. 法國科學家安培發現通電的線圈磁力會較集中，並提出安培定律。
2. 英國科學家威廉˙斯特金發現鐵棒纏繞導線通電後可讓鐵棒有磁力，導致電磁鐵的發明。
3. 英國科學家法拉第設計了第一臺馬達(磁生電)，之後利用馬達的原理，製成了簡單的發電機。