輕輕一敲,浮現的磁力線神秘圖案(磁場觀察)

我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。

磁鐵或電流周圍所形成的「磁場」,因為看不見,所以對學生來說是一個很難在腦中想像的概念。上課時,我也會說明:「磁力線是從N極指向S極的喔!」、「磁場的方向,就是指南針N極所指的方向喔!」但即使這樣,學生還是常常會問:「好像有點懂,可是實際上到底是什麼樣子?」我一直覺得,要完全消除這個疑問並不容易。

其實,我原本以為學生在小學時就已經做過用鐵粉觀察磁場的實驗了,但看來並不是這樣。學生們雖然有在小學收集過鐵粉,卻沒有實際利用鐵粉觀察磁場。

既然如此,那就更有必要好好做一次這個實驗了!

使用鐵粉進行實驗時

科學實驗食譜:準備材料

  • 磁鐵:準備棒狀磁鐵、U形磁鐵等不同種類的磁鐵,就能觀察各種不同形狀的磁場。
  • 透明資料夾
  • 指南針:用來確認磁場的方向。每組準備幾個,實驗會進行得更有效率。
  • 磁力粉:可以使用市售的鐵粉,也可以使用在居家修繕中心等地方買到的產品。不過,鐵粉如果跑進眼睛裡會非常麻煩,因此我更推薦使用MagChip。可以重複使用很多次,非常方便!

MagChip

實驗步驟(也整理了給學生下指示時的小技巧!)

請先看看這段影片。

1 把磁鐵放在桌面上。

2 將磁鐵放進透明資料夾裡。這一步就是關鍵!

3 像灑胡椒粉一樣,把MagChip均勻撒上去。

4 輕輕敲一敲透明資料夾。

5 用指南針確認磁場的方向。

6 將撒出的MagChip收回盒子等容器中。

透過這個實驗,學生可以把原本看不見的「磁場」以視覺化的方式呈現在眼前,親自感受到磁場的特性。

使用棒狀磁鐵時,可以看到從N極向S極延伸的曲線;而當兩個N極互相靠近時,則會看到像是在彼此排斥的曲線。這有助於學生理解:用來表示磁場的磁力線應該具有方向,而且磁力線越密集的地方,也就是磁極附近,磁力通常越強。

就像兩個N極互相靠近時一樣,當多個磁鐵的磁場彼此影響,就會呈現出合成後磁場的形狀,也就是我們所看到的磁力線分布。

這也讓學生了解到,磁場並不是各自孤立存在的,而是會和其他磁場彼此「疊加」,進一步幫助他們建立更深入的磁場概念。

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