用巴斯卡電線「看見」磁場！電流創造的隱形力量真面目

我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。

你會如何向學生介紹電流與磁場之間的關係呢？像是「右手螺旋定則」和「佛萊明左手定則」等，有不少需要記憶的定律，但要讓學生真正感受到看不見的磁場存在，確實不是一件容易的事。

這次要介紹的是利用帕斯卡電線，觀察直線電流周圍所產生磁場的實驗。所謂帕斯卡電線，是一種特殊的電線，內部有10條電線並聯連接，因此即使外觀看起來只有1A的電流流過，實際上卻能產生如同10A電流般的效果。即使只使用較小的電流，也能產生強而明顯的磁場，因此可以更清楚地觀察磁場的樣子。

請先看看下面這段影片。由於電線周圍會產生很強的磁場，只要在附近放上指南針，就能很容易地觀察磁場的狀態。

如果使用一般的電線，很難產生這麼強的磁場，因此實驗效果不太理想。

準備材料

• 帕斯卡電線：用來觀察直線電流產生的磁場，理想長度為10m。
  關於帕斯卡電線的詳細介紹，請參考這裡。製作帕斯卡電線所需的電線，可以在Amazon購買，例如富士電線工業 VCTF 0.3sq×10芯。

1本で10本分！？ 安全に「30アンペア級」の磁場を体験できる「パスカル電線」の作り方

• 直流電源供應器：2台
• 厚紙板：用來穿過帕斯卡電線。建議選擇大小和厚度足以固定在實驗桌上的紙板。
• 指南針：準備數個會更方便，可以同時觀察磁場的方向。
• 鐵粉（或磁力顆粒）：用來將磁場的形狀具體呈現出來。
• 導線：用來連接電源供應器與帕斯卡電線。
• 支架與夾子：用來固定帕斯卡電線。
• （視需要準備）香蕉插頭線、鱷魚夾：方便進行配線。

實驗步驟

接下來，就一起看看實際的實驗步驟吧！

讓帕斯卡電線沿著教室鋪設

首先，將帕斯卡電線連接到直流電源供應器U，然後讓電線沿著教室鋪設。我以前也曾經使用支架固定，不過其實不用支架也沒問題。

如果將兩台電源供應器串聯，就能讓更大的電流流過，不過這樣的操作還請務必自行確認安全性並自行負責。

這就是實際進行實驗時的樣子。

利用指南針觀察磁場：

在厚紙板周圍放置數個指南針。這時，如果以帕斯卡電線為中心，將指南針排列成圓形，就能更清楚地觀察磁場的方向。這是通電前的狀態。

通電後就會變成這個樣子。

接著，我把鐵粉撒在圓形排列的區域中。

撒上鐵粉後，輕輕敲打紙板，

就會形成漂亮的圖案。

放大來看，

鐵粉會排列成一圈又一圈的圖案。

再放上指南針，就可以看出磁場的方向了。

透過這個實驗，學生可以進一步理解以下幾個重要的理科概念。

電流與磁場的關係：當電流流過導線時，導線周圍會產生磁場。

磁場的方向：直線電流周圍的磁場，會依照右手螺旋定則，以電流方向為中心形成同心圓。

磁場的強度：電流越大，所產生的磁場也越強（這正是帕斯卡電線的效果）。

磁力線：鐵粉排列出的圖案，就是磁力線的可視化結果。磁力線由N極出發、進入S極，並且不會在途中中斷，而是形成封閉的曲線。

線圈的磁場：當電流通過線圈時，線圈內部會產生較均勻的磁場，而線圈外部則會形成類似條形磁鐵的磁場。

使用帕斯卡電線，就能進行這麼具有視覺效果的動態實驗，實在非常方便。歡迎大家在各種教學場合中活用看看！

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