Uploaded by Alex O

14:11 Meeting Preparation

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實驗名稱:綜合電磁實驗
流程一:介紹實驗
今天我們要跟大家介紹幾個有趣的物理實驗,讓大家了解一下電與磁之間的關係。
流程二:講解知識
1. 磁鐵同性相斥,異性相吸。
2. 電流方向由正到負,磁場方向由北到南
3. 電流可產生磁場(安倍右手定律)
I=電流 和 B=磁場
4. 電,磁,力的關係(弗萊明左右手定律)
5. 電流感生(楞次定律)
流程三:介紹材料
電池火車:
(1)銅線管
(2)強力磁石(銣磁鐵)
(3)電池(2A 或 3A)
單極馬達:
(1)電池
(2)強力磁石(銣磁鐵)
(3)心形銅線
減速的銅片:
(1)完整銅片
(2)剪過的銅片
(3)磁鐵
逃避的鋁環:
(1)鋁環*2
(2)天枰(膠帶)
(3)磁鐵
流程四:做實驗
電池火車:
1. 將銅線捲成線圈,直徑需要大至能讓電池穿過。
2. 在電池正負極貼上磁鐵,磁鐵貼住的那一面需為同極(如下圖)。
|S N|+■-|N S|
3. 將貼有磁鐵的電池放入線圈,它會在線圈內行駛。
4. 可改變線圈形狀,亦可讓電池在兩個線圈上行駛。
單極馬達:
1.將銅線彎折成心形,高度要配合乾電池的大小。
2.將強力電池置於乾電池底部,磁鐵會緊緊吸引住電池。再將彎折好的銅線放進去,
銅線就會快速的旋轉了。
減速的銅片:
1. 將完整銅片從較高位置放開,令銅片穿過 2 塊磁鐵之間的磁場。銅片的移動速度很
快減慢至停止。
2. 重複步驟 1,但使用剪過的銅片,或不放磁鐵。銅片的減速度正常。
逃避的鋁環:
1. 將磁鐵靠近鋁環,鋁環會受斥力離遠磁鐵
2. 將磁鐵從鋁環拿開,鋁環會受吸力靠近磁鐵
流程五:講解原理
電池火車:
電池火車會運動的主要原因是:磁力的作用。以圖七為例,乾電池的電流由強力磁鐵
導引到銅線線圈而構成電路,電流流通(藍色朝上箭頭)產生感應磁場(綠色箭
頭)。而感應磁場的磁極方向與電池前端的強力磁鐵(圖左側)分別為 N 極和 S 極,
因此強力磁鐵被吸引而往左邊運動。反之,感應磁場與電池後端強力磁鐵(圖右側)
為 S 極,磁鐵被排斥,也是往左邊運動,因此電池火車就往左邊運動了。
單極馬達:
單極馬達的運作可以用弗萊明左手定律解釋。參考下圖,銅線的各個部分受到電流與
磁力影響,左右邊分別產生了向入與向外的力,令銅線旋轉。
減速的銅片:
減速的銅片可以用弗萊明左右手定律及楞次定律解釋。以弗萊明右手定律解釋,當完
整銅片靠近磁場,假設磁場向內,銅片會感生一個逆時鐘方向的渦電流,從而產生一
個反方向的力,對抗本身慣性,所以速度減慢。以楞次定律解釋,當完整銅片離開磁
場,銅片會感生一個順時鐘方向的渦電流,從而產生一個反方向的磁場,填補磁場的
減少,所以雙方會互相吸引,速度於是減慢。而剪過的銅片之所以沒有減慢,是因為
銅片中的渦電流斷開了,因此沒有產生力或磁場,速度沒有減慢。至於沒有磁鐵,就
沒有渦電流。
逃避的鋁環:
根據楞次定律,當磁鐵放近鋁環,假設使北方靠近,鋁環會感生一個渦電流,從而產
生一個反方向的磁場,對抗磁場改變,所以雙方會互相排斥。而當磁鐵離開鋁環,鋁
環會感生一個渦電流,從而產生一個磁場,填補磁場的減少,所以雙方會互相吸引。
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