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==實驗目的== 用直流電源的啟閉,可控制自製螺線管線圈電磁鐵的磁力之產生與消失。若同時在管內放入一隻用迴紋針加工自製的「神龍」,則因為它可被感應而磁化成為磁鐵。藉兩磁鐵間磁力的交互作用,可使神龍成為拋體,而自螺線管內射出,以進行射遠與射準的比賽。 ==原理== 在塑膠水管上用漆包導線纏繞成為線圈,並在管內放入軟鐵棒,則當線圈通以電流時,不但線圈成為電磁鐵,其管內之軟鐵棒也立即被磁化成為磁鐵,這兩個磁鐵的磁力產生了交互作用現象。如果用開關來控制電流的啟閉,則調整軟鐵棒放入的深度,可使棒子被吸入管內,當其被吸入的運動過程中,適時切斷電流,則兩磁鐵的磁力同時消失,互相作用力也消失,但鐵棒仍有運動的慣性,使它能從管內吐出,這就是所謂「神龍出洞」。 如果在管口加放一保力龍球作為龍珠,則鐵棒出洞前將會把保力龍球撞出,稱這種現象為「神龍戲珠」。本項競賽就是利用上述原理,來設計神龍出洞與神龍戲珠的比賽。為簡單明瞭,將相關原理條述如下: <div class='tright'><img src=' http://jendo.org/~丁禾/科趣圖片/神龍戲珠(圖一).png' width='210px' /></div> #把漆包導線在塑膠水管上繞成線圈並通以電流後就成為電磁鐵,這樣的電磁鐵可用開關來控制電流使其磁性產生或消失,如圖。 #改變通入線圈的電流大小及其單位長度內所纏繞的導線圈數,即可改變電磁鐵的磁場強度。 #軟鐵棒在磁場中可被磁化為磁鐵,在被磁化瞬間,它和原本的磁場產生磁力交互作用,所以鐵棒會產生運動。 #若在鐵棒產生運動時,瞬間將電源切斷使磁場消失,磁的交互作用力也消失,此時鐵棒的運動慣性可使它射出塑膠管外,射出時可為水平拋射或斜向拋射,也可用鐵棒去撞擊小球,使球做拋射運動。 #初速v0的水平拋射,如下圖(A),若出發點高度為h,則其水平射程x為: #*<div><img src=' http://jendo.org/~丁禾/科趣圖片/神龍戲珠(算式一).png' width='230px' /></div> #初速v0仰角θ的斜向拋射,如下圖(B),若出發點高度為h,則其射程x為: #*<div><img src=' http://jendo.org/~丁禾/科趣圖片/神龍戲珠(算式二).png' width='150px' /></div> <div><img src=' http://jendo.org/~丁禾/科趣圖片/神龍戲珠(圖二).png' width='500px' /></div> ==準備材料== #透明膠帶 #漆包銅導線 #塑膠管(製作電磁鐵用) #波霸吸管 #導線 #圓押扣電開關 #密封式蓄電池 #保力龍球 #塑膠尺 #大迴紋針 #棉手套 #砂紙 #剪線鉗 #繞線工具 #發射架 #彩繪筆 ==活動一:神龍出洞== ===裝置與製作=== <div class='tright'><img src=' http://jendo.org/~丁禾/科趣圖片/神龍戲珠(圖三).png' width='210px' /><div class='thumbcaption'>圖三</div></div> #電磁鐵:現場用大會提供的漆包線纏繞於塑膠管上做成線圈。線圈形狀可自行設計,每隊四人,共製作兩支電磁鐵。 #神龍:將波霸吸管剪下一段,並在前端緊緊塞入保力龍球,然後用迴紋針(代替軟鐵棒)插入吸管內做成神龍,每隊製作神龍六隻,其造型大小及形式不拘、可自行設計(如圖三)。 #發射架:每隊必須在家自行設計與製備發射架一組,形式不拘,但高度不得高於1公尺。 #神龍之龍身可自行彩繪,但不得增添大會供應以外的材料。 ===競賽程序和規定=== #全隊四人分成兩組,每組兩人,一人為射手,另一人為助理。全隊兩組在6分鐘內依序使用架好的發射架進行神龍射遠競賽,神龍發射時。 #競賽中各隊被點名叫號後,各隊第一組射手可立即戴上棉質工作手套,並將發射架固定在發射基準線上,再就位手扶著電磁鐵作發射的準備。發射區場地之配置如圖四所示。 #競賽時,須依裁判指令,才能開始進行瞄準動作,並發射神龍,每組共可發射三隻。神龍落地停止後,以尾端所在位置為計點基準。越出發射區範圍時,以出界區的點數扣2點計算,壓線無法判斷時以較小點數區計點。 #第一組發射完成後,等待的第二組競賽人員,不必等待裁判指令,可立即接手進行發射,但總時間不得超越6分鐘,若有逾時,逾時發射的神龍不予計點。 #各隊兩組發射完六隻神龍後,必須將所發射的神龍撿拾乾淨並取走發射架,否則每一件將扣除其所得點數1點。 #全隊各組助理除協助射手外,也應自行觀察得分狀況,若對記錄有異意,應立即提出,事後不受理。 ===得點計算=== *全隊兩組六隻神龍飛行距離的點數相加即為活動一的總成績。
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