紙杯裡的磁鐵跳起舞來！用手作電線體驗喇叭的原理
我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。
「看不見的磁場，竟然能把聲音帶過來。」
你有沒有體驗過這種像魔法一樣的事情呢？前陣子參觀科學館「つくばエキスポセンター」時，我遇到了一個讓人忍不住停下腳步的展示。那是一個利用線圈製成的神奇喇叭。
只要把帶有線圈的喇叭放進從底座延伸出來的看不見磁場中，透過電磁感應，就能聽見聲音。
把它移遠，聲音就會變得非常微弱；靠近一些，聲音又會突然變得很大。磁場彷彿跨越了空間，直接讓電流產生出來。雖然用理論可以理解，但實際親眼看到、親手體驗時，還是會忍不住發出「哇！」的驚嘆，真的非常有趣。
這一次，就來介紹如何在家裡重現這個「在空間中跳躍的電」吧。主角就是利用100日圓商店的材料，再加上一點巧思，就能自己製作的神奇導線——巴斯卡電線。
這是一種利用多條導線束在一起的電線（例如10芯電線）所製作的實驗器材。製作時需要使用焊接，但一旦做好，就能以非常低的成本發揮出令人驚豔的效果。
科學實驗食譜
準備材料：
巴斯卡電線（自製） 紙杯 釹磁鐵（體積小但磁力強的那種）
實驗步驟：
將巴斯卡電線連接到交流電源供應器。
把電線繞成和紙杯底部差不多大小的線圈。
將釹磁鐵放進紙杯裡。
準備完成後，通入交流電，仔細觀察紙杯裡發生了什麼事吧。
實驗結果：跳舞的磁鐵與聽得見的「聲音」
我把實際進行實驗的過程拍成了影片。請務必把音量調大一點再播放。
是不是很有趣呢？一打開開關，就會看到紙杯裡的磁鐵開始跳起舞來，彷彿它自己有了意志一樣。
解開「為什麼？」：磁鐵為什麼會跳舞？
原本安安靜靜的磁鐵，為什麼突然開始大鬧起來呢？秘密就在「交流電」和「電磁鐵」的組合。
受到電流產生的磁場影響，磁鐵會不停地震動。
我們平常使用插座取得的電，就是「交流電」。和乾電池所提供的「直流電」不同，交流電的電流方向會不斷來回改變。這種變化的頻率，在日本東部每秒50次，日本西部每秒60次。速度快得幾乎讓人察覺不到。
當電流通過纏繞成線圈的巴斯卡電線時，這個線圈就會變成「電磁鐵」。那麼，如果通入交流電，又會發生什麼事呢？
沒錯！電磁鐵的N極和S極，會在一秒鐘內快速地交換好幾十次！
如果把釹磁鐵放在這個以超高速不斷切換磁極的電磁鐵上，磁鐵就會以極快的速度反覆受到「吸引」和「排斥」。結果，磁鐵便會不停地劇烈振動，看起來就像正在跳舞一樣。
「交流的心跳」與喇叭的原理
把這個會振動的磁鐵用塑膠膠帶等牢牢固定在紙杯底部，然後把耳朵靠近紙杯聽聽看。
是不是聽到了「嗡——」的低沉聲音呢？
這個聲音是磁鐵細微的振動讓紙杯底部跟著震動，進而使周圍的空氣也一起振動所產生的。這正是交流電的心跳。
順帶一提，聲音的高低取決於一秒鐘振動多少次。日本東部的50次和日本西部的60次，如果轉換成聲音，大約相當於Do和降Mi之間的差距，因此在日本西部應該會聽到稍微高一點的聲音。如果有機會在這兩個地區都做做看，拿來比較聽聽看也很有意思呢。
而且其實，這個機制正是喇叭的原理！
我們平常聽到的音樂，原本也是「複雜變化的電氣訊號（交流電）」而已。這些訊號通過喇叭裡的線圈，利用線圈和磁鐵之間的作用力讓振膜振動，最後就以「聲音」的形式傳到我們的耳朵裡。
文章一開始介紹的つくばエキスポセンター展示，其實就是反過來利用這個過程。也就是讓線圈在磁場中移動，利用電磁感應產生電流，再把這個「電磁感應」變成可以用耳朵聽見的聲音。
紙杯、磁鐵，再加上一條自己製作的電線。只用這麼簡單的材料，就能把現代科技象徵之一的喇叭原理變得如此具體、如此容易理解。這就是科學最迷人的地方啊！
只要有一點時間，再加上一點好奇心，每個人都能聽見電流的「聲音」。大家也不妨在家裡試試看，親自感受這個「交流電的心跳」吧！
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