磁浮賽馬

原始設計者：彭大立

簡介：

使用磁鐵的斥力，讓筆芯在旋轉時的阻力減弱，並且固定在適當的位置。此時可以在筆芯中央的圖片上看見奔跑中的賽馬

活動說明

目的

藉由此課程實際操作磁浮實驗，並且使學生深入探究此原理。

原理

電荷運動與磁力線（磁學）、視覺暫留現象

PhET

1. 進入法拉弟定律。

活動： 指北針：

• 實驗材料

1. 透明塑膠圓形盒子 一個
2. 長腳丁 一個
3. 藍色－中間簍空貼紙 兩個
4. 紅色－中間簍空貼紙 兩個
5. 鋁磁鐵 四個

• 製作方法

1. 將長腳丁得雙腳打開
2. 將製作好備用的彩色磁鐵放置於雙腳打開的長腳釘中間固定
3. 將製作好的磁針放置於透明塑膠圓形盒子上方

• 實驗操作

1. 將指北針平放，置於手心中央，保持平衡
2. 請學員們從座位上起立
3. 讓學員們繞教室一圈，看看是否能夠保持平衡

• 探究問題

1. 指針的長度是否會影響實驗的準確度？
2. 什麼形狀的指針最適合作為指北針？
3. 在繞教室的時什麼情況最容易造成指針出現誤差？
4. 怎麼做最容易讓指北針在移動時仍然準確？

活動：懸浮磁鐵

• 場地：在室內進行課程，需準備桌椅
• 材料準備

1. 鋁磁鐵 兩個
2. 藍色－中間簍空貼紙 兩個
3. 紅色－中間簍空貼紙 兩個
4. 紅色筆芯 0.5 mm 一個

• 製作方法

1. 將已經製作好備用的彩色磁鐵插入紅色筆芯中央
2. 再將另外一顆彩色磁鐵插入紅色筆芯中央
3. 磁鐵的排列方式必須是相斥
4. 製作完成，此時磁鐵會懸浮在半空中

• 實驗觀察

1. 將製作好的懸浮磁鐵放入手中觀察
2. 觀察磁鐵相斥時的現象
3. 觀察磁鐵相吸時的現象

活動：磁浮賽馬

場地

• 在室內進行課程，需準備桌椅

材料準備

• 鋁磁鐵 四個
• 藍色－中間簍空貼紙 四個
• 紅色－中間簍空貼紙 四個
• 塑膠圓形杯蓋 一個
• 塑膠圓形杯子 一個
• 泡綿膠 七個
• 透明膠帶 一段

活動流程

1. 將三個製做好彩色磁鐵備用的磁鐵用泡綿膠黏貼在杯蓋上方
2. 在紅色磁鐵上黏貼一圈透明膠帶
3. 將製作好彩色磁鐵放入紅色筆芯的中間
4. 再把影印好的賽馬照片對折成兩半
5. 再將製作好的照片插入紅色筆芯的中間
6. 在杯子底部黏貼四個泡綿膠
7. 在泡綿膠上黏貼十字形的膠帶
8. 把紅色筆芯放入杯子中
9. 將杯子蓋上杯蓋
10. 製作完成，旋轉筆芯即可看到賽馬奔跑的模樣
    • 觀察賽馬奔跑的樣子
    • 觀察旋轉太慢是會怎麼樣
    • 觀察旋轉太快是會怎麼樣
    • 觀察被杯蓋上的磁鐵較分散時會發生什麼事
    • 觀察為什麼在第一次旋轉過後會轉個不停

探究問題

如何在不使用手輔助的情況下使得磁鐵懸浮半空中？

Ans: 運用同極磁鐵互相排斥的斥力，去抵消重力，就可以讓磁鐵懸浮在空中。

就本活動提供的磁鐵而言，在竹籤(或筆芯)上的磁鐵距離杯蓋的最佳位置是？

Ans: 磁鐵最佳位置為杯蓋上方距離 1cm 處。(答案數字僅供參考)

底部泡棉存在的意義是什麼？泡棉上膠帶的功能是什麼呢？

Ans: 底部泡棉用作固定中心軸竹籤(或筆芯)，泡棉上的膠帶可減少旋轉時的摩擦力。

塑膠杯蓋上其中一顆磁鐵轉換磁極方向，會發生什麼事？依序增加杯蓋上磁極改變的磁鐵，會有什麼效果？

Ans: 磁鐵方向不統一，均會造成磁鐵力其中一側不平衡。直到磁鐵方向統一改變至同方向。

電影或動畫是運用了什麼原理？

Ans: 視覺暫留