看 穿 磁 魔 的 真 面 目 摘 要 磁 鐵 單 元 要 讓 學 生 了 解 磁 力 的 大 小 及 磁 場 的 基 本 概 念, 過 去 的 實 驗 是 用 鐵 沙 吸 附 在 磁 鐵 的 現 象 及 鐵 沙 的 量 來 判 定 磁 鐵 的 磁 力 及 磁 場 的 變 化, 但 根 據 過 去

中 華 民 國 第 四 十 八 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 國 小 組 自 然 科 081522 看 穿 磁 魔 的 真 面 目 學 校 名 稱 : 屏 東 縣 里 港 鄉 土 庫 國 民 小 學 作 者 : 指 導 老 師 : 小 五 陳 璿 小 五 謝 佳 穎 黃 志 賢 楊 美 菊 小 五 黃 敏 華 小 五 劉 冠 鑫 小 五 莊 富 雅 小 五 陳 姿 羽 關 鍵 詞 : 磁 鐵 磁 場 磁 力 線

看 穿 磁 魔 的 真 面 目 摘 要 磁 鐵 單 元 要 讓 學 生 了 解 磁 力 的 大 小 及 磁 場 的 基 本 概 念, 過 去 的 實 驗 是 用 鐵 沙 吸 附 在 磁 鐵 的 現 象 及 鐵 沙 的 量 來 判 定 磁 鐵 的 磁 力 及 磁 場 的 變 化, 但 根 據 過 去 的 經 驗, 學 生 還 是 難 以 轉 化 對 磁 力 線 及 磁 場 的 認 識, 於 是 我 們 除 了 用 傳 統 的 方 式 來 認 識 磁 力 線 外, 也 試 著 用 更 具 新 穎 更 具 有 效 率 且 吸 引 學 生 的 方 式 來 看 看 這 磁 力 線 的 真 面 目, 我 們 用 傳 統 的 電 腦 螢 幕 發 現 了 磁 鐵 貼 近 螢 幕 時, 會 將 他 磁 力 線 的 面 貌 以 光 譜 的 方 式 呈 現 出 來, 讓 我 們 能 清 楚 的 判 定 磁 鐵 的 磁 極 及 磁 力 的 大 小, 亦 能 透 過 螢 幕 看 見 兩 個 磁 場 交 互 作 用 的 微 妙 變 化 ; 透 過 水 的 結 凍 現 象 發 現 了 磁 力 線 造 成 水 分 子 結 構 的 改 變, 這 神 奇 的 魔 力 透 過 實 驗 我 們 找 到 蛛 絲 馬 跡, 感 受 到 強 大 的 磁 場 對 日 常 生 活 的 影 響

壹 研 究 動 機 四 年 級 下 學 期 曾 上 過 磁 鐵 單 元, 當 時 用 鐵 沙 來 看 看 磁 鐵 吸 鐵 沙 時, 鐵 砂 所 呈 現 的 樣 子 來 看 磁 鐵 的 磁 力 和 磁 力 線 的 分 布, 或 是 看 磁 鐵 能 吸 附 幾 個 迴 紋 針 來 判 定 磁 力 的 大 小, 但 是 看 鐵 砂 吸 附 在 磁 鐵 上 的 樣 子 似 乎 差 不 多, 都 好 像 鐵 砂 站 起 來 刺 刺 的 的,, 樣 子 像 森 林 一 樣, 磁 鐵 吸 迴 紋 針 及 釣 魚 遊 戲 只 覺 得 好 玩, 好 像 也 感 覺 不 出 來 老 師 所 講 的 磁 鐵 吸 力 的 大 小 到 底 有 多 大, 難 到 沒 有 辦 法 讓 我 們 看 看 所 謂 磁 力 線 的 真 面 目 嗎? 讓 我 們 能 容 易 的 判 斷 磁 力 線 的 大 小 及 磁 極 N 極 或 S 極 嗎? 於 是 我 們 就 想 來 看 看 磁 力 線 到 底 有 沒 有 什 麼 魔 力, 這 些 都 是 我 們 想 要 探 討 研 究 的 內 容 貳 研 究 目 的 一 探 討 鐵 砂 在 不 同 磁 鐵 上 呈 現 的 面 貌 及 磁 力 線 的 分 布 二 探 討 不 同 磁 鐵 在 電 腦 螢 幕 上 所 呈 現 出 磁 力 線 大 小 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 三 探 討 兩 塊 磁 鐵 同 極 和 異 級 的 交 互 影 響 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 四 探 討 水 被 磁 力 線 磁 化 後, 在 結 凍 後 結 晶 的 情 形 以 了 解 水 分 子 結 構 的 變 化 一 設 備 ( 一 ) 電 磁 爐 : 如 圖 一 ( 二 ) 鐵 製 水 壺 ( 三 ) 電 冰 箱 ( 四 ) 電 腦 螢 幕 : 如 圖 二 參 研 究 設 備 及 器 材 圖 一 二 材 料 不 同 形 狀 的 磁 鐵 鐵 砂 杯 水 玻 璃 瓶 鋁 箔 紙 圖 二

肆 研 究 過 程 方 法 與 結 果 磁 力 這 個 神 祕 的 東 西 一 直 是 我 們 覺 得 很 神 秘 又 很 難 理 解 的 東 西, 指 導 老 師 就 示 範 了 鋁 箔 紙 放 在 電 磁 爐 上, 當 電 磁 爐 啟 動 時, 發 現 鋁 薄 紙 會 跳 動 ( 如 圖 三 ) 及 舞 動 ( 如 圖 四 ), 手 不 能 去 壓 鋁 薄 紙 否 則 會 燙 人, 都 讓 我 們 看 到 磁 力 線 的 魔 力, 似 乎 有 一 股 力 量 推 著 鋁 箔 紙 在 跳 動, 我 們 很 想 了 解 他 的 廬 山 真 面 目, 於 是 做 了 以 下 各 種 探 索 磁 場 秘 密 的 實 驗 圖 三 圖 四 一 探 討 鐵 砂 在 不 同 磁 鐵 上 呈 現 的 面 貌 及 磁 力 線 的 分 布 ( 一 ) 用 一 張 白 色 A4 的 紙 張, 上 面 倒 上 一 些 鐵 砂, 利 用 不 同 的 磁 鐵 放 在 A4 紙 張 下 方, 吸 附 鐵 砂 並 將 鐵 砂 均 勻 抹 平, 記 錄 所 呈 現 的 磁 力 線 面 貌, 如 表 一 ( 二 ) 用 一 張 白 色 A4 的 紙 張, 上 面 倒 上 一 些 鐵 砂, 利 用 兩 塊 磁 鐵 放 在 A4 紙 張 下 方 吸 附 鐵 砂, 了 解 同 極 和 異 極 磁 鐵 吸 附 鐵 砂 所 呈 現 的 磁 力 線 面 貌, 如 表 二 表 一 不 同 的 磁 鐵 吸 附 鐵 砂 所 呈 現 的 磁 力 線 面 貌 名 稱 圖 片 鐵 砂 分 布 的 情 形 方 形 磁 鐵 每 邊 長 2.5cm

圓 型 實 心 磁 鐵 直 徑 2.5cm 長 方 形 磁 鐵 長 4cm 寬 0.8cm 圓 型 中 空 磁 鐵 直 徑 2.5cm 馬 蹄 形 磁 鐵 馬 蹄 形 磁 鐵 吸 附 鐵 砂 的 情 形

表 二 兩 塊 磁 鐵 同 極 和 異 極 磁 鐵 吸 附 鐵 砂 所 呈 現 的 磁 力 線 面 貌 名 稱 圖 片 鐵 砂 分 布 的 情 形 在 磁 極 兩 極 吸 附 鐵 砂 最 多, 磁 力 最 強 中 間 鐵 沙 互 相 推 擠 兩 塊 同 極 的 磁 鐵 兩 塊 異 極 的 磁 鐵 在 磁 極 兩 極 吸 附 鐵 砂 最 多, 磁 力 最 強, 中 間 鐵 沙 互 相 吸 引 我 們 的 發 現 1 我 們 發 現 任 何 一 塊 磁 鐵 都 具 有 磁 場, 從 鐵 砂 豎 立 的 情 形 可 以 發 現, 磁 鐵 的 兩 極 磁 性 最 強, 圓 型 磁 鐵 則 以 中 心 的 磁 力 最 強 2 由 於 磁 鐵 具 有 同 極 相 斥, 異 極 相 吸 的 特 性, 所 以 由 一 極 出 發 的 磁 力 線 會 回 到 另 一 極, 因 而 形 成 圓 弧 形 的 磁 力 線 ( 如 圖 五 ) 圖 五 二 探 討 不 同 磁 鐵 在 電 腦 螢 幕 上 所 呈 現 出 磁 場 大 小 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 在 第 一 個 實 驗 中, 我 們 用 鐵 沙 來 看 不 同 磁 鐵 的 磁 力 線 分 布, 雖 然 可 以 看 出 磁 力 線 是 有 方 向 性, 但 很 難 看 出 磁 場 大 小 及 磁 力 線 多 寡, 對 磁 力 線 的 神 秘 面 紗 依 然 存 著 問 號, 於 是 我 們 希 望 能 很 清 楚 看 出 磁 力 線 的 魔 力, 於 是 用 傳 統 式 的 電 腦 螢 幕 來 觀 看 不 同 磁 鐵 在 螢 幕 上 磁 場 的 影 像 呈 現 及 變 化 ( 一 ) 首 先 先 判 斷 磁 鐵 的 磁 極, 我 們 利 用 兩 個 方 法, 第 一 個 方 法 就 是 利 用 已 知 磁

極 的 磁 鐵, 利 用 同 極 相 斥 異 級 相 吸 的 原 理 判 斷 不 同 磁 鐵 的 磁 極 第 二 個 方 法 利 用 指 南 針 來 判 定 磁 鐵 的 磁 極 方 法 一 : 利 用 已 知 磁 極 的 磁 鐵, 利 用 同 極 相 斥 異 級 相 吸 的 原 理 來 判 斷 磁 鐵 的 磁 極, 如 圖 六 所 示 圖 六 利 用 已 知 磁 極 的 磁 鐵 判 定 未 知 的 磁 極 方 法 二 : 利 用 指 南 針 來 判 定 磁 鐵 的 磁 極 磁 鐵 吸 住 指 南 針 尾 端 時 為 S 極 磁 鐵 吸 住 指 南 針 尖 端 時 為 N 極 ( 二 ) 判 定 好 磁 鐵 的 磁 極 後, 將 不 同 的 磁 鐵 貼 附 在 電 腦 螢 幕 上, 紀 錄 並 拍 照 磁 鐵 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 面 貌, 如 表 三

表 三 不 同 磁 鐵 貼 附 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 面 貌 項 目 影 像 紀 錄 說 明 長 方 形 磁 鐵 S 極 面 貼 上 螢 幕 我 們 發 現 當 長 方 型 磁 鐵 S 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 紅 綠 紅, 光 譜 長 度 半 徑 5 公 分, 色 彩 還 算 鮮 明 長 方 形 磁 鐵 N 極 面 貼 上 螢 幕 我 們 發 現 當 長 方 型 磁 鐵 N 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 綠 紅 綠, 和 S 極 磁 鐵 剛 好 不 同 顏 色, 光 譜 長 度 半 徑 5 公 分, 色 彩 也 還 算 鮮 明 圓 形 實 心 磁 鐵 S 極 面 貼 上 螢 幕 圓 形 實 心 磁 鐵 N 極 貼 上 螢 幕 我 們 發 現 當 圓 形 實 心 磁 鐵 S 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 紅 綠 紅, 和 長 方 形 磁 鐵 S 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 顏 色 相 同, 但 顏 色 黯 淡 不 明 顯, 光 譜 長 度 半 徑 3 公 分 我 們 發 現 當 圓 形 實 心 磁 鐵 N 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 綠 紅 綠, 和 長 方 形 磁 鐵 N 極 面 貼 在 螢 光 幕 上 出 現 的 光 譜 顏 色 相 同, 但 顏 色 也 是 黯 淡 不 明 顯, 且 和 S 極 磁 鐵 剛 好 不 同 顏 色, 光 譜 長 度 半 徑 3 公 分

扁 長 方 形 磁 鐵 扁 長 方 形 磁 鐵 長 方 形 大 型 磁 鐵 長 4 公 分 寬 2.5 公 分 S 極 面 貼 上 螢 幕 長 方 形 大 型 磁 鐵 長 4 公 分 寬 2.5 公 分 N 極 面 貼 上 螢 幕 這 是 一 個 左 邊 N 極 右 邊 S 級 的 長 方 形 磁 鐵, 貼 附 在 螢 幕 上 的 影 像 如 左 圖, 顏 色 還 算 明 顯, 上 方 出 現 綠 紅 綠 的 顏 色 光 譜, 下 方 出 現 紅 綠 的 顏 色 光 譜, 光 譜 長 度 半 徑 5 公 分 旋 轉 180 度 後, 左 邊 S 極 右 邊 N 級 的 長 方 形 磁 鐵, 貼 附 在 螢 幕 上 的 影 像 如 左 圖, 顏 色 也 還 算 明 顯, 上 方 出 現 綠 紅 綠 的 顏 色 光 譜, 下 方 出 現 綠 紅 的 顏 色 光 譜, 光 譜 長 度 半 徑 5 公 分 螢 光 幕 呈 現 的 是 長 方 形 大 型 磁 鐵 S 極 面 所 出 現 的 光 譜, 相 當 漂 亮 且 範 圍 很 廣, 光 譜 長 度 達 半 徑 12 公 分, 光 譜 的 密 度 高, 且 顏 色 鮮 豔 排 列 整 齊, 在 磁 鐵 四 週 出 現 細 短 長 條 光 線, 接 著 由 小 圓 點 光 譜 組 成, 接 著 向 外 圈 原 點 越 大, 以 藍 色 和 綠 色 光 點 最 醒 目 螢 光 幕 呈 現 的 是 長 方 形 大 型 磁 鐵 N 極 面 所 出 現 的 光 譜, 光 譜 長 度 亦 達 半 徑 12 公 分, 光 譜 的 密 度 高, 且 顏 色 鮮 豔 排 列 整 齊, 在 磁 鐵 四 週 出 現 細 短 長 條 光 線, 接 著 由 小 圓 點 光 譜 組 成, 接 著 向 外 圈 原 點 越 大, 以 紅 色 和 綠 色 光 點 最 醒 目

圓 形 中 空 磁 鐵 N 極 面 貼 上 螢 幕 從 電 腦 螢 幕 上 發 現, 圓 形 中 空 磁 鐵 在 螢 幕 上 的 色 彩 不 明 顯 且 黯 淡, 上 方 出 現 的 顏 色 為 綠 紅 綠, 和 先 前 圓 形 實 心 磁 鐵 相 同, 光 譜 長 度 半 徑 3 公 分 小 型 長 方 體 磁 鐵 S 極 面 貼 上 螢 幕 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 紅 綠 紅, 和 先 前 的 長 方 形 磁 鐵 顏 色 一 樣, 只 是 光 譜 長 度 半 徑 3 公 分, 比 先 前 的 小, 色 彩 還 算 鮮 明 小 型 長 方 體 磁 鐵 N 極 面 貼 上 螢 幕 光 譜 如 左, 上 方 的 顏 色 為 綠 紅 綠, 和 先 前 的 長 方 形 磁 鐵 顏 色 一 樣, 和 S 極 磁 鐵 剛 好 不 同 顏 色, 光 譜 長 度 半 徑 3 公 分, 色 彩 也 還 算 鮮 明 我 們 的 發 現 由 表 三 的 實 驗 結 果 我 們 發 現, 磁 鐵 的 磁 場 大 小 及 磁 極 可 由 傳 統 電 腦 螢 幕 顯 示 出 來, 讓 我 們 很 容 易 的 看 出 各 磁 鐵 磁 力 線 的 真 面 目, 光 譜 範 圍 越 廣 光 譜 顏 色 越 鮮 豔 的 磁 場 越 大, 為 了 要 確 定 所 發 現 的 正 確 性, 我 們 用 傳 統 的 磁 鐵 的 磁 力 實 驗 來 證 明, 將 不 同 的 磁 鐵 來 吸 附 鐵 釘, 看 看 鐵 釘 吸 附 的 量 來 判 斷 磁 力 大 小, 如 圖 七 所 示 圖 七 不 同 磁 鐵 吸 附 鐵 釘 數 量 的 情 形

( 三 ) 將 兩 塊 磁 鐵 以 相 同 磁 極 及 不 同 磁 極 貼 附 在 電 腦 螢 幕 上, 拍 照 及 記 錄 磁 力 線 在 電 腦 上 光 譜 的 顯 示, 如 表 四 表 五 表 四 不 同 磁 極 的 磁 鐵 在 螢 幕 上 交 互 作 用 的 面 貌 接 近 呈 現 的 光 譜 紀 錄 與 說 明 距 離 1 左 邊 是 N 極 面 磁 鐵 貼 在 螢 幕 上, 右 邊 是 S 極 面 磁 鐵 貼 在 螢 幕 上, 在 還 沒 交 互 影 響 的 情 形 2 當 兩 塊 磁 鐵 慢 慢 接 近 時, 可 看 見 兩 個 磁 場 的 交 互 作 用, 外 圍 的 光 點 接 觸 行 成 螺 旋 的 樣 貌 3 兩 塊 磁 鐵 再 靠 近 時, 磁 場 交 互 作 用 越 明 顯, 在 中 間 的 光 點 已 形 成 推 擠 的 現 象, 但 光 點 的 排 列 依 然 整 齊, 可 見 磁 力 線 是 相 當 具 有 規 律 性 且 有 方 向 性 的

4 兩 塊 磁 鐵 再 靠 近 時, 磁 場 交 互 作 用 更 明 顯, 在 中 間 磁 極 最 強 的 地 方 發 現 光 點 向 外 四 射, 並 形 成 推 擠 而 使 光 點 有 變 形 的 現 象 5 兩 塊 磁 鐵 更 靠 近 時, 兩 塊 磁 鐵 互 相 吸 引 的 光 譜 就 越 明 顯 6 兩 塊 磁 鐵 相 吸 時 的 光 譜

表 五 相 同 磁 極 的 磁 鐵 在 螢 幕 上 交 互 作 用 的 面 貌 接 近 呈 現 的 光 譜 紀 錄 與 說 明 距 離 1 左 邊 是 N 極 面 磁 鐵 貼 在 螢 幕 上, 右 邊 也 是 N 極 面 磁 鐵 貼 在 螢 幕 上, 在 還 沒 交 互 影 響 的 情 形 2 當 兩 塊 磁 鐵 慢 慢 接 近 時, 可 看 見 兩 個 磁 場 的 交 互 作 用, 可 以 看 見 兩 個 磁 場 對 立 的 樣 貌 3 當 兩 塊 磁 鐵 再 接 近 時, 兩 個 磁 場 的 交 互 作 用 更 明 顯, 互 不 退 讓 的 樣 貌 ㄧ 覽 無 疑

4 當 兩 塊 磁 鐵 再 接 近 時, 兩 個 磁 場 的 交 互 作 用 更 明 顯, 互 不 退 讓 的 樣 貌 ㄧ 覽 無 疑 5 當 兩 塊 磁 鐵 再 接 近 時, 看 見 中 間 的 光 譜 成 為 一 直 線, 這 是 同 極 相 斥 出 現 的 交 互 作 用 光 譜 和 異 性 相 吸 的 光 普 最 不 一 樣 的 地 方 6 兩 塊 異 級 的 磁 鐵 幾 乎 接 近 時, 兩 塊 磁 場 會 互 相 排 斥 不 相 吸, 從 磁 鐵 四 周 的 光 譜 變 化 也 可 以 看 出 排 斥 的 情 形 為 了 更 明 顯 的 辨 別 同 極 磁 鐵 和 異 極 磁 鐵 在 螢 幕 上 光 譜 變 化 的 不 同, 我 們 整 理 兩 者 的 光 譜 影 像 如 表 六 所 示

距 離 1 表 六 同 極 磁 鐵 和 異 極 磁 鐵 在 螢 幕 上 光 譜 變 化 比 較 表 異 極 性 磁 鐵 的 作 用 同 極 性 磁 鐵 的 作 用 2 3 4

5 6 我 們 的 發 現 過 去 我 們 從 磁 力 線 在 鐵 砂 的 作 用 來 了 解 磁 力 線 的 交 互 作 用, 但 從 實 驗 的 結 果 卻 很 難 理 解 其 交 互 作 用 的 現 象 與 原 理, 但 現 在 從 傳 統 電 腦 螢 幕 中 我 們 揭 穿 了 磁 力 線 的 真 面 目, 看 穿 了 磁 力 線 的 魔 力 作 用 情 形, 可 以 從 沒 有 互 相 作 用 影 響, 一 步 步 接 近 看 見 磁 力 線 的 交 互 作 用, 在 色 彩 鮮 明 的 變 化 下 更 顯 明 朗 和 有 趣, 從 中 可 以 了 解 磁 力 的 大 小 及 磁 極 的 交 互 作 用 四 探 討 水 被 磁 力 線 磁 化 後, 在 結 凍 後 結 晶 的 情 形 以 了 解 水 分 子 的 變 化 ( 一 ) 準 備 四 個 玻 璃 瓶, 分 別 裝 入 等 量 的 自 來 水, 為 了 不 讓 電 磁 爐 斷 電, 準 備 鐵 製 水 壺 放 在 電 磁 爐 上 面 稍 靠 外 側, 將 裝 水 的 玻 璃 瓶 放 在 電 磁 爐 能 感 應 的 電 磁 圈 內 ( 二 ) 三 杯 放 在 電 磁 爐 上 面 分 別 利 用 電 磁 爐 上 的 電 磁 強 度 高 中 低 三 段 分 別 將 杯 水 放 在 電 磁 爐 上 面 各 3 分 鐘, 如 圖 八 ( 三 ) 觀 察 四 杯 水 結 凍 後 結 晶 的 情 形, 紀 錄 並 拍 照, 如 表 七

圖 八 利 用 電 磁 爐 的 磁 力 線 對 玻 璃 瓶 水 產 生 作 用 表 七 玻 璃 瓶 結 凍 後 結 晶 情 形 紀 錄 表 受 磁 力 線 貫 穿 的 玻 璃 瓶 結 晶 現 象

我 們 的 發 現 從 表 七 的 紀 錄 表 發 現, 受 磁 力 線 磁 化 過 的 水 在 結 晶 後 會 呈 現 放 射 狀 的 結 晶 體, 且 結 晶 現 象 較 透 明 清 澈, 而 完 全 沒 有 受 磁 力 線 影 響 的 水 結 晶 後 呈 現 白 色 混 濁 塊 狀 結 晶 體, 我 們 發 現 磁 力 線 真 的 改 變 了 水 分 子 結 構, 從 結 晶 的 現 象 就 可 以 看 出 改 變 的 情 形 為 了 進 一 步 證 實 結 論 是 否 如 同 上 述 實 驗 的 結 果, 我 們 再 利 用 市 面 販 售 的 礦 泉 水 來 做 實 驗, 一 杯 利 用 實 驗 的 大 型 長 方 形 磁 鐵 兩 塊 放 在 杯 水 兩 側 3 分 鐘, 一 杯 完 全 沒 有 磁 力 線 的 干 擾, 另 外 三 杯 放 在 電 磁 爐 上 面 分 別 利 用 電 磁 爐 上 的 電 磁 強 度 高 中 弱 三 段 分 別 將 杯 水 放 在 電 磁 爐 上 面 各 3 分 鐘, 將 五 杯 杯 水 同 時 放 在 學 校 冰 箱 的 冷 凍 庫 結 冰, 隔 天 將 五 杯 結 冰 的 冰 水 取 出, 觀 察 其 結 晶 情 形, 結 果 如 表 八 所 示 : 表 八 市 售 礦 泉 水 結 冰 後 結 晶 的 現 象 紀 錄 表 項 目 結 晶 情 形 紀 錄 說 明 大 型 長 方 形 磁 鐵 結 晶 的 冰 塊 呈 現 白 色 混 兩 塊 放 在 杯 水 兩 濁 的 結 晶 體, 沒 有 什 麼 側 3 分 鐘 特 別 的 變 化

未 受 磁 力 線 干 擾 的 礦 泉 水 結 晶 的 冰 塊 亦 呈 現 白 色 混 濁 的 結 晶 體, 周 圍 的 清 澈 度 比 磁 鐵 的 作 用 好 些 受 電 磁 爐 電 磁 強 度 強 之 作 用 的 礦 泉 水 發 現 中 間 成 類 似 螺 旋 狀 的 白 色 結 晶 體, 周 圍 成 清 澈 透 明 狀 受 電 磁 爐 電 磁 強 度 中 之 作 用 的 礦 泉 水 發 現 中 間 亦 有 類 似 螺 旋 狀 的 白 色 結 晶 體, 周 圍 成 清 澈 透 明 狀 受 電 磁 爐 電 磁 強 度 弱 之 作 用 的 礦 泉 水 發 現 中 間 亦 有 類 似 螺 旋 狀 的 白 色 結 晶 體, 周 圍 成 清 澈 透 明 狀 更 是 明 顯

五 杯 礦 泉 水 的 結 晶 狀 況 將 五 杯 礦 泉 水 結 晶 的 現 象 做 比 較, 受 到 電 磁 爐 磁 力 作 用 的 礦 泉 水 中 間 都 呈 螺 旋 狀 結 晶, 周 圍 清 澈 透 明, 而 未 受 電 磁 爐 磁 力 作 用 的 礦 泉 水 則 整 杯 成 白 色 混 濁 結 晶 我 們 的 發 現 從 以 上 兩 個 實 驗 證 明, 受 過 磁 化 作 用 的 水 會 改 變 水 分 子 原 來 的 結 構, 從 結 凍 後 結 晶 的 情 形 就 可 發 現, 結 晶 現 象 是 中 間 會 有 水 柱 狀 白 色 結 晶 體, 周 圍 則 呈 現 清 澈 透 明 狀, 而 未 受 磁 化 作 用 的 水 在 結 凍 後 呈 白 色 混 濁 結 晶 體, 清 澈 透 明 不 明 顯 伍 討 論 一 鐵 砂 在 不 同 磁 鐵 上 呈 現 的 面 貌 及 磁 力 線 的 分 布 ( 一 ) 磁 力 線 的 密 疏 表 示 磁 場 強 度 的 強 弱, 從 鐵 砂 吸 附 的 量 來 看, 在 磁 鐵 四 周 及 兩 個 磁 極 是 磁 性 最 強 的 地 方, 如 表 九 所 示 磁 鐵 表 九 由 鐵 砂 吸 附 的 量 判 定 磁 鐵 磁 場 大 小 鐵 砂 分 布 的 情 形

( 二 ) 磁 力 線 為 一 封 閉 曲 線, 自 N 極 發 出, 穿 過 介 質 空 間 進 入 S 極, 在 磁 鐵 內 部 由 S 極 回 到 N 極., 從 U 型 磁 鐵 吸 附 鐵 砂 的 情 形 可 以 大 略 看 出 磁 力 線 行 進 的 方 向, 如 圖 九 圖 十 所 示 圖 九 圖 十 ( 三 ) 當 磁 鐵 的 異 極 相 吸 時, 就 會 有 圓 弧 形 的 磁 力 線 出 現 ( 如 圖 十 一 ) 當 兩 個

磁 鐵 同 極 相 對 時, 磁 力 線 會 互 相 排 斥 不 相 吸 ( 如 圖 十 二 ) 圖 十 一 圖 十 二 二 不 同 磁 鐵 在 電 腦 螢 幕 上 所 呈 現 出 磁 力 線 大 小 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 ( 一 ) 磁 鐵 在 傳 統 電 腦 螢 幕 上 顯 現 出 的 磁 場 光 譜 可 以 輕 易 的 來 判 別 磁 鐵 的 磁 極, 見 表 十 表 十 螢 幕 上 顯 現 出 的 磁 場 光 譜 判 別 磁 鐵 的 磁 極 光 譜 出 現 的 影 像 顏 色 分 佈 磁 極 判 定 上 方 為 紅 綠 紅 S 極 上 方 為 綠 紅 綠 N 極 上 方 為 綠 紅 綠 N 極

上 方 為 紅 綠 紅 S 極 上 方 為 綠 紅 綠 N 極 光 圈 依 順 時 針 方 向 排 列 為 紅 綠 藍 S 極 光 圈 依 順 時 針 方 向 排 列 為 紅 藍 綠 N 極 按 照 上 表 的 規 則 我 們 可 以 很 清 楚 的 判 斷 貼 近 電 腦 螢 幕 的 是 N 極 或 S 極, 更 可 以 看 見 不 同 磁 鐵 在 電 腦 螢 幕 上 出 現 漂 亮 的 光 譜 ( 二 ) 可 由 光 譜 的 半 徑 長 度 來 判 斷 各 磁 鐵 磁 力 的 大 小, 用 折 線 圖 ( 圖 十 三 ) 來 表 示 各 磁 鐵 的 光 譜 半 徑 長 度, 所 代 表 的 磁 力 大 小

不 同 磁 鐵 測 得 的 光 譜 半 徑 長 度 14 12 10 公 分 8 6 磁 鐵 種 類 4 2 0 長 方 形 磁 鐵 圓 形 實 心 磁 鐵 圓 形 空 心 磁 鐵 扁 長 方 形 磁 鐵 大 型 長 方 形 磁 鐵 小 型 長 方 形 磁 鐵 磁 鐵 名 稱 圖 十 三 磁 鐵 在 螢 幕 上 測 得 的 光 譜 半 徑 折 線 圖 ( 三 ) 由 圖 十 三 中 可 以 知 道, 大 型 長 方 形 磁 鐵 測 得 的 光 譜 半 徑 12 公 分, 是 所 有 實 驗 磁 鐵 中 磁 力 最 強 的, 從 吸 鐵 釘 的 實 驗 中 亦 證 明 大 型 長 方 形 磁 鐵 可 以 吸 住 最 多 量 的 鐵 釘 而 圓 形 實 心 磁 鐵 和 圓 形 空 心 磁 鐵 測 得 的 光 譜 半 徑 是 3 公 分, 是 實 驗 磁 鐵 中 磁 力 較 弱 的, 從 吸 鐵 釘 的 實 驗 中 亦 證 明 這 兩 種 磁 鐵 只 能 吸 住 一 枝 大 鐵 釘, 所 以 磁 力 確 實 是 最 弱 的 三 兩 塊 磁 鐵 的 交 互 影 響 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 ( 一 ) 相 同 磁 極 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈

從 上 面 的 圖 中 可 以 發 現, 兩 個 都 是 N 極 的 磁 鐵 貼 在 電 腦 螢 幕 上 時, 左 右 兩 邊 出 現 了 兩 個 相 同 光 譜 的 圖 像, 當 兩 個 磁 鐵 慢 慢 接 近 時, 兩 個 光 譜 靠 近 一 樣 開 始 有 了 作 用, 兩 個 螺 旋 光 譜 接 近 產 生 擠 壓 變 化, 最 後 極 為 接 近 時 發 現 中 間 的 光 譜 成 直 線 的 形 狀, 磁 鐵 周 圍 起 了 擠 壓 變 形 的 形 狀, 這 就 是 同 性 相 斥 所 出 現 的 光 譜 交 互 作 用 的 現 象 ( 二 ) 不 同 磁 極 在 電 腦 螢 幕 上 呈 現 的 光 譜 形 狀 及 顏 色 分 佈 從 上 面 的 圖 中 可 以 發 現, 兩 個 不 同 磁 極 的 磁 鐵 貼 在 螢 幕 上 ( 左 邊 N 極, 右 邊 S 極 ), 出 現 了 兩 個 大 小 一 樣 但 顏 色 排 列 不 一 樣 的 圖 像, 當 兩 個 磁 鐵 慢 慢 接 近 時, 中 間 的 光 譜 出 現 了 交 互 作 用 的 變 化, 像 是 左 邊 的 磁 力 流 向 右 邊 一 樣, 最 後 在 兩 個 磁 鐵 的 周 圍 出 現 螺 旋 狀 的 光 譜, 整 合 在 一 起, 這 就 是 異 性 相 吸 所 出 現 的 光 譜 交 互 作 用 的 現 象 ( 三 ) 對 照 磁 力 線 的 交 互 作 用 圖 ( 圖 十 四 ) 更 可 以 發 現 螢 幕 上 光 譜 變 化 的 現 象

圖 十 四 磁 鐵 磁 極 交 互 作 用 圖 四 水 被 磁 力 線 磁 化 後, 在 結 凍 後 水 分 子 結 構 改 變 的 情 形 當 將 自 來 水 或 市 售 礦 泉 水 經 過 電 磁 爐 的 磁 力 線 作 用 後, 連 同 未 受 磁 力 線 波 及 的 水 一 同 放 進 冰 箱 結 凍, 試 著 經 由 水 結 冰 的 現 象 來 判 斷 水 分 子 結 構 是 否 受 到 磁 力 線 影 響 而 使 水 結 晶 狀 況 有 所 不 同, 兩 次 實 驗 的 結 果 得 到 相 同 的 答 案, 經 過 磁 力 線 磁 化 作 用 的 水 和 未 受 磁 化 的 水 結 晶 現 象 有 明 顯 的 不 同, 磁 化 的 水 中 間 有 水 柱 狀 結 晶 體, 周 圍 則 是 清 澈 透 明 的 冰, 未 磁 化 的 水 則 整 杯 呈 現 白 色 不 透 明 的 結 晶 體, 見 圖 十 五 受 磁 化 後 的 水 結 晶 現 象 未 磁 化 後 的 水 結 晶 現 象 圖 十 五 水 磁 化 與 未 磁 化 的 結 晶 現 象

另 外, 我 們 對 於 日 常 生 活 中 有 所 謂 的 磁 力 杯, 號 稱 能 磁 化 水 分 子, 讓 水 分 子 變 細 變 小, 好 讓 人 體 容 易 吸 收, 對 身 體 健 康 很 有 幫 助 這 樣 的 產 品 存 疑, 於 是 我 們 借 來 了 一 個 號 稱 有 磁 化 作 用 的 玻 璃 杯, 和 一 般 的 玻 璃 杯 各 裝 了 水, 三 小 時 後 ( 聲 稱 要 靜 放 一 小 時 後 才 有 功 效 ) 將 三 個 玻 璃 杯 放 入 冰 箱 結 冰, 其 結 果 如 圖 十 六 有 磁 化 作 用 的 結 晶 塊 無 磁 化 作 用 的 結 晶 塊 無 磁 化 作 用 的 結 晶 塊 圖 十 六 磁 化 作 用 與 無 磁 化 作 用 水 結 晶 情 形 由 三 個 杯 水 結 冰 的 情 況 來 看, 似 乎 沒 有 明 顯 的 差 異, 也 許 實 驗 要 再 謹 慎 嚴 謹, 也 許 市 售 號 稱 有 健 康 作 用 的 磁 力 杯 並 非 全 然 有 功 效, 這 是 我 們 得 到 的 結 論 陸 結 論 ( 一 ) 任 何 一 塊 磁 鐵 都 具 有 磁 場, 從 鐵 砂 豎 立 的 情 形 可 以 發 現, 磁 鐵 的 兩 極 磁 性 最 強, 圓 型 磁 鐵 則 以 中 心 的 磁 力 最 強 由 於 磁 鐵 具 有 同 極 相 斥, 異 極 相 吸 的 特 性, 所 以 由 一 極 出 發 的 磁 力 線 會 回 到 另 一 極, 因 而 形 成 圓 弧 形 的 磁 力 線 ( 二 ) 傳 統 電 腦 螢 幕 中 我 們 揭 穿 了 磁 力 線 的 真 面 目, 看 穿 了 磁 力 線 的 魔 力 作 用 情 形, 可 以 從 沒 有 互 相 作 用 影 響, 一 步 步 接 近 看 見 磁 力 線 的 交 互 作 用, 在 色 彩 鮮 明 的 變 化 下 更 顯 明 朗 和 有 趣, 從 中 可 以 了 解 磁 力 的 大 小 及 磁 極 的 交 互 作 用 ( 三 ) 受 磁 力 線 磁 化 過 的 水 在 結 晶 後 會 呈 現 放 射 狀 的 結 晶 體, 且 結 晶 現 象 較 透 明 清 澈, 而 完 全 沒 有 受 磁 力 線 影 響 的 水 結 晶 後 呈 現 白 色 混 濁 塊 狀 結 晶 體, 我 們 發 現 磁 力 線 真 的 改 變 了 水 分 子 結 構, 從 結 晶 的 現 象 就 可 以 看 出 改 變 的 情 形 ( 四 ) 受 過 磁 化 作 用 的 水 會 改 變 水 分 子 原 來 的 結 構, 從 結 凍 後 結 晶 的 情 形 就 可 發 現, 結 晶 現 象 是 中 間 會 有 水 柱 狀 白 色 結 晶 體, 周 圍 則 呈 現 清 澈 透 明 狀, 而 未 受 磁 化 作 用 的 水 在 結 凍 後 呈 白 色 混 濁 結 晶 體, 清 澈 透 明 不 明 顯 ( 五 ) 市 售 號 稱 有 健 康 作 用 的 磁 力 杯 並 非 全 然 有 功 效, 並 須 進 ㄧ 步 的 實 驗 與 證 明 方 能 讓 自 己 喝 的 更 安 心

心 得 我 覺 得 這 次 的 磁 力 線 實 驗 曁 有 趣 又 好 玩, 因 為 從 實 驗 中 我 學 到 了 怎 麼 利 用 週 遭 的 東 西 來 分 辨 磁 力 線 多 寡 與 磁 力 大 小, 還 了 解 到 磁 力 線 會 改 變 水 分 子 結 構, 例 如 把 磁 鐵 壓 在 螢 幕 上 可 以 發 現 N 極 在 上 面 顯 示 的 顏 色 是 紅 綠 紅 ;S 極 則 是 綠 紅 綠, 而 且 只 要 顏 色 的 範 圍 越 大, 磁 力 就 越 強 ; 範 圍 越 小, 磁 力 就 越 弱 真 的 好 神 奇 喔! 而 且 磁 力 線 還 會 改 變 水 分 子 結 構, 讓 結 出 來 的 冰 中 間 漩 渦 狀, 旁 邊 透 明 的, 沒 有 磁 力 線 通 過 的 水 結 出 來 是 亂 七 八 糟 的, 下 次 還 要 找 主 任 來 做 不 同 的 實 驗, 因 為 太 好 玩 了 柒 參 考 資 料 及 其 他 一 珍 妮 絲 派 特, 林 怡 芬 譯, 不 可 思 議 的 科 學 實 驗 室 - 物 理 篇, 初 版, 台 北 縣, 世 茂 出 版 社, 頁 26, 民 88 年 三 羅 煥 耿, 有 趣 的 科 學 實 驗 100, 初 版, 台 北 縣, 世 茂 出 版 社, 頁 84-85, 民 92 年 四 Neil Ardley, 趙 映 雪 譯, 進 入 科 學 世 界 的 圖 畫 書 - 磁 鐵, 初 版, 台 北 市, 上 誼 文 化 實 業 股 份 有 限 公 司, 頁 22-23, 民 81 年

評 語 081522 有 趣, 一 種 將 磁 場 作 用 視 覺 化 的 新 嘗 試 探 討 物 理 現 象 認 真, 如 果 能 努 力 於 生 活 應 用, 可 能 就 更 完 美