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磁與電磁感應-轉不停的筷子陀螺

一‧前言：
在我們日常生活中，總離不開電器的使用，有關電磁鐵的應用更五花八門，本實驗除了讓同學利用電流磁效應原理製作電磁鐵，更希望讓學生能瞭解頻率的妙用。

二‧學習目標：
    1.會用安培右手定則來決定磁場或磁力線的方向。
    2.能瞭解線圈單位長度所含匝數與磁場強度的關係。
    3.從通路、斷路的頻率變化學習如何利用電與磁的特性便利生活。

三‧實驗名稱：
轉不停的筷子陀螺

四‧實驗目的：
改良國中理化電磁鐵的實驗，除了利用電流的磁效應製作電磁鐵，更將電磁鐵組合成陀螺造型，並加上頻率的概念，設計出能轉不停的陀螺。

五‧起點行為自我測驗：
    1.通以電流的導線，可產生磁場的現象稱       為____________。
    2.線圈內部的磁場強度大小和導線上的電       流大小成____。
    3.線圈內部的磁場強度大小和每單位長度       所含的匝數成____。
    4.從安培右手定則，以右手握住線圈，四       指指向導線上電流的方向，則大拇指所       指的方向，即為________方向。

六‧活動：

‧器材：
    乾電池 4個﹝1.5伏特﹞
    筷子 3雙
    橡皮筋若干
    漆包線 1捆
    鐵釘 5支
    錫箔紙﹝導電用﹞
    厚紙板或保力龍板

A ‧做做看
1.先用漆包線繞好一鐵釘做為固定吸引用之電磁鐵﹝也可用永久磁鐵試試﹞。
2.測量產生較強磁力的邊界範圍。

a ‧想想看
如何用同樣長度的漆包線繞鐵釘獲得較強之磁性？

B ‧做做看
1.利用筷子和橡皮筋製作筷子陀螺。

b ‧想想看
1.哪一型陀螺適合改造成電磁陀螺？
2.重心該如何調整？

C ‧做做看
1.夾上鐵釘並用漆包線繞筷子陀螺，將兩端絕緣漆刮去，以便做為導電刷頭。
2.測量產生較強磁力的邊界範圍。

c ‧想想看
    1.漆包線繞行方向是否要一致，或是正反       繞行？
    2.若要與活動 A的電磁鐵相互作用，是否       光是相吸或相斥就可達到轉不停呢？
    3.如何裝置可維持陀螺不倒？

D ‧做做看
    1.製作能將直流電產生類似交流頻率的板       子。
    2.利用錫箔導電性，將同心圓切割成八等       分，配合刷頭使陀螺上之電磁鐵之 N極        S極以固定頻率變換。
    3.調整與電磁鐵﹝或永久磁鐵﹞的距離。
    4.測試 N極 S極頻率變換是否恰當，能否       維持轉不停的陀螺。

d ‧想想看
    1.設計出來之電磁陀螺與交流電動機有何       同異之處？
    2.如何改良成耗電量較小的成品？
    3.如何只用一組電池就可達到相同效果？

七‧討論區：

本討論區尚在施工中，敬請期待！

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I-Feng Lo
課程實驗研究組
台北市立成淵高級中學