磁場與磁鐵
原始設計者：彭大立
簡介：
自製指北針，幫助學員探討磁鐵與生活當中的的應用
目錄
活動說明
目的
使學生在課程當中對磁鐵、磁力、磁場有基本的認識，並且熟知期運用方法。
原理
電荷運動與磁力線（磁學）
活動一：指北針
場地
- 在室內進行課程，需準備桌椅。
材料準備
- 透明塑膠圓形盒子 一個
- 長腳丁 一個
- 藍色－中間簍空貼紙 兩個
- 紅色－中間簍空貼紙 兩個
- 鋁磁鐵 四個
活動流程
- 將長腳丁得雙腳打開
- 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
- 將製作好的磁針放置於透明塑膠圓形盒子上方
- 將指北針平放，置於手心中央，保持平衡
- 請學員們從座位上起立
- 讓學員們繞教室一圈，看看是否能夠保持平衡
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活動二：小怪物
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場地
- 在室內進行課程，需準備桌椅
材料準備
- 塑膠圓形小盒子 一個
- 眼睛裝飾 兩個
- 單面多極小磁片 5cm兩片
- 單面多極大磁片 15cm一片
- 塑膠尺 15cm一個
- 泡綿膠 兩個
活動流程
- 在塑膠圓形小盒子的1／2處黏貼
- 用膠帶固定兩片單面多極小磁片
- 並在塑膠圓形小盒子上裝飾
- 撕開單面多極大磁片背後的雙面膠
- 黏貼在塑膠尺上兩顆眼睛
- 拉動小怪物
- 慢慢拉小怪物
- 在不要接觸到尺的情況下讓小怪物走路
- 快速拉動小怪物
- 在拉動小怪物時左右移動
- 如果用不同方向拉小怪物一樣會有相同的現象嗎？
活動三：磁力觀察片
場地
- 在室內進行課程，需準備桌椅
材料準備
- 磁顯片 一片
- 單面多極磁鐵大片
- 鋁磁鐵 五片
- 藍色－中間簍空貼紙 四個
- 紅色－中間簍空貼紙 四個
- 藍色－標示S極貼紙
- 紅色－標示N極貼紙
活動流程
- 將製作好備用的彩色磁鐵放置於磁顯片下方
- 觀察磁鐵相斥與相吸的差異
- 將單面多極磁鐵大片放置於磁顯片下方
- 觀察為什麼N與S都可以吸在單面多極磁鐵上
- 觀察彩色磁鐵和單面多極磁鐵在磁顯片下方有什麼不同
- 將製作好的懸浮磁鐵放入手中觀察
- 觀察磁鐵相斥時的現象
- 觀察磁鐵相吸時的現象
活動四：彩色磁鐵
- 鋁磁鐵 五個
- 藍色－標示S極貼紙
- 紅色－標示N極貼紙
- 藍色－中間簍空貼紙 兩個
- 紅色－中間簍空貼紙 兩個
場地
- 在室內進行課程，需準備桌椅
材料準備
- 鋁磁鐵 五個
- 藍色－標示S極貼紙
- 紅色－標示N極貼紙
- 藍色－中間簍空貼紙 兩個
- 紅色－中間簍空貼紙 兩個
活動流程
- 找出磁鐵之南極、北極，
- 方法一：使用手機找出北方，再將磁鐵放置於桌面上，磁鐵會自然一面朝向北方、一面朝向南方。
- 方法二：磁鐵上標記有一個小洞，在有小洞的一側代表事S極，而沒有小洞的一側代表是N極。（此為實驗器材之舉例，並不適用於所有材料）
- 於N極磁鐵上方黏貼紅色－標示N極貼紙
- 接著在另外一側的S極上黏貼藍色－標示S極貼紙
- 重複此動作四遍，在其餘四個磁鐵上黏貼藍色－中間簍空貼紙以及紅色－中間簍空貼紙
- 彩色磁鐵製作完成，放置於桌面上備用。
探究問題
從電子的角度，說明磁鐵磁性的起源。
- Ans: 由於鐵磁性物質的價電子(最外層電子)軌域有許多方向相同的電子，因此許多這樣的鐵磁性原子集合起來可以在無外加磁場下得到一個淨磁場。
為什麼指北針的指針靜止時，指北針的尖端會指向北方?
- Ans: 指北針的指針受到地磁的磁力影響，指針 N 極受到地磁的 S 極吸引， 指向北方； 指針 S 極受到地磁的 N 極吸引，指向南 方。所以在地球上任何一個地方，指北針指針 都指向北方。
磁力觀察片為什麼可以看到磁場？
- Ans: 因為磁力觀察片是一種含有液態磁粉的軟質薄片，透過磁場極性的感應，可以重新排列液態磁粉，清楚看到磁場是何種配向，及得知磁鐵上的磁極有多強。
單極多面磁鐵片上面，是如何排列磁鐵，使得一面磁力很強，另一面磁力很弱？
- Ans: 使用海爾貝克陣列，如
