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物理世界-電磁學

電磁學是物理的五大領域之一,隸屬於古典物理的一支。電磁學就是描述電、磁以及電與磁交互作用的領域。靜電是描述電荷處在平衡狀態下,電力、電場、電位能與電位的關係。因為電荷是靜止狀態,所以應用到的力學的觀念主要是靜力平衡的合力與合力矩為零的概念以及包含力學能守恆與功能原理在內的能量觀念。電流描述的對象是穩定流動的電荷,因為它的穩定流動,所以需要電路來描述它。 厄斯特無意間的發現,開啟了”電動生磁”的年代,使得磁學變成了大熱門。在實際生活的應用上各式電器把電能轉變成磁能,再進一步的輸出力學能,對於人類生活的提升有著重要的貢獻,這就是電動機的功能。 最後一個領域則是”電磁感應”,它不但能把生活中的力學能儲存、開發成電能,更進一步,將電能以電磁波方式傳遞出去。

人造磁雲

人造磁雲

握著磁鐵,從容器外面底部緩慢將鐵粉吸引上來,然後將磁鐵拉開,鐵粉就會飄舞而下,形成一片夢幻般的「磁雲」!再用磁鐵吸引尚未完全沈澱的鐵粉,鐵粉又會重新聚集,此時從對面看,會發現鐵粉依據特殊的線條向外排列延伸,這些線條是什麼?

物質的磁性

物質的磁性

輪流拿起不同的棒子,保持水平,從上往下通過磁場拱門,這個外加磁場會對哪一根棒子產生拉扯?產生拉扯時,是吸引力還是排斥力?為什麼?有拉扯感覺的棒子,是它自己本來就有磁力嗎?嘗試完了每一根棒子之後,比較不同材質的棒子受到拉扯的有無和強弱,以瞭解物質的磁性。在看過旁邊螢幕中的「科學介紹」後,想想看,磁場拱門裡裝的是什麼東西?具有何種磁性?

若即若離的磁力

若即若離的磁力

圓環中央的磁鐵和外面的磁鐵互相吸引,可是圓環周邊的6個小磁鐵卻和外面的磁鐵互相排斥,在這種組合下,將圓環靠近外面的磁鐵,會發生什麼事?會互相吸引還是互相排斥?靠近之後再拉遠,會發生什麼事?如果不是在同一平面上,而是在垂直方向上互相接近,又會出現何種現象?吸進來還是彈出去?如果將這個垂直裝置反過來呢?外加磁鐵會不會掉下去?

違反能量守恆的碰撞?

違反能量守恆的碰撞?

按下按鈕,看小球從平台上緩緩滾下,撞向一串五個小球,這一串小球的最後一個球獲得撞擊的能量,竟然能跑到比原先小球更高的地方!這表示它獲得了更多的位能,但這不是違反了能量守恆的原理嗎?發揮你福爾摩斯的觀察能力,看看這個顯然違反能量守恆的過程,找出關鍵秘訣在哪裡?

磁力抗拒重力?

磁力抗拒重力?

拿起桌上的螺圈,吸引展品箱中的小球,將小球輪流帶到各個管子的上方,讓它掉入管中,觀察小球在不同管子中掉出所需的時間是否相同?如果不同,哪個管子所花的時間最短?哪根管子所花的時間最久?為什麼?如果你身材夠高,可以在放入小球後,從管子上方往裡面看,觀察小球緩慢但均勻下落的過程。

看不見的吸引力

看不見的吸引力

先按下按鈕,讓線圈通電,再輪流拿不同材質的棒子插入線圈中央,感受一下哪種材質的棒子會受到拉扯?是吸引力還是排斥力?為什麼?如果線圈沒有通電,會產生同樣的現象嗎?比較各個棒子的材質,就會知道不同物質的磁性表現。

2021 / 03 / 18 更新

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