六自4-3

活動
指北針和地磁

活動
電磁鐵

活動
電磁鐵的應用

電磁鐵的應用

3-1

生活中的電磁鐵

查一查資料，生活中哪些器具裡面有電磁鐵？

生活中有許多通電後會轉動的器具，裡面都有電磁鐵
裝置。例如電風扇、鬧鐘、洗衣機、吹風機、乾衣機
、果汁機、冰箱等。
有些物品在供應電力後不會轉動，但也具有電磁鐵的
構造，如傳統電鈴、電話、耳機、音響的喇叭等。

生活中的電磁鐵 1’

▲鬧鐘

金屬薄片

電磁鐵

▲電風扇

▲電話

▲音響

▲電磁鐵起重機

磁浮列車是一種利用電磁鐵相吸、相斥的作用，來

推動車身前進的交通工具。因為列車飄浮在軌道上行
駛，不須要依靠車輪前進，所以只有空氣阻力的作用
，而沒有車身與軌道間的摩擦力，如此大幅降低前進
時的阻力，使列車的速度可以高達每小時三、四百公
里，達到高速行駛的目的。

電磁鐵的磁浮技術研究起源於德國，西元1970年之

後，隨著世界工業與經濟發展不斷增強，許多國家也
開始著手進行利用磁浮原理來改善運輸系統的研究，
例如德國、日本、中國等。

磁浮列車上的電磁鐵磁極，與軌道上、下相對。電

磁鐵沒有通電時，車身會靜止在軌道上，軌道上則

磁浮列車 2’

裝有感應器，用來調整電磁鐵的磁力以保持車身平穩。
藉由磁力的吸引和排斥作用，就可以控制列車向前加速
或減速。

由於磁浮列車主要藉由電磁鐵控

制，因此具有高速平穩、低汙染且
幾乎不會產生噪音的優點，為交通
發展帶來了革命性的突破。

▲磁浮列車行進原理

▲磁浮列車

人們利用電能生磁的原理製作電磁鐵，再

利用電磁鐵製造了馬達，應用在許多電器產
品上。讓我們利用通電的線圈製作簡易小馬
達。

3-2 製作簡易小馬達

1.將漆包線在麥克筆上以

同方向纏繞20圈，並在
兩端各預留約5公分。

2.將繞好的線圈取下，用線

圈兩端預留的漆包線分別
繞3圈，以固定線圈。

簡易小馬達

製作簡易小馬達 3’

3.調整線圈，伸出的漆

包線必須對準中央。

4.用砂紙將漆包線一端

的漆全部磨除，另一
端只磨除上半部的漆。

5.將別針以膠帶黏貼，分

別固定在電池的正、負
極上，當作支架。

6.以膠泥固定電池，再將

磁鐵放置在電池上方。

黏貼別針時，別針有圓圈的一端朝上，且

兩支別針的高度須一樣。

黏貼別針時，別針有圓圈的一端朝上，且

兩支別針的高度須一樣。

7.把線圈兩端分別伸入支架裡，再輕推線圈，

線圈就會開始轉動。

通電的線圈會產生磁性，在這線圈下方

放置磁鐵，會與通電線圈所產生的磁性相
斥或相吸，因而推動線圈轉動。

電磁鐵遊戲 2’

單元四電磁作用 4’

旋轉吧! 單極馬達

西元1821年，英國物理學家法拉第設計了

第一臺單極馬達。單極馬達和一般的馬達原
理相同，只是一般的馬達必須不斷改變線圈
中電流的方向，線圈才能連續轉動，而單極
馬達不須改變電流方向就可以連續轉動。讓
我們來試試看吧！

單極馬達 5’

材料準備

材料準備

▲兩腳釘

▲大迴紋針

▲電池、電池盒

▲指北針

▲強力磁鐵
（10×10mm）

▲紙杯

▲絕緣膠帶

▲10元大小的

西卡紙、色筆

步驟

步驟

1.用指北針測出強力磁

鐵的磁極，標示在磁
鐵上。

2.如下圖，將大迴紋針

折出傾斜向下的支架。

3.電池盒裝上電池後，

用絕緣膠帶將迴紋針
底部固定在電池盒下
方，再將電池盒其中
一條電線纏繞在迴紋
針支架尖端。

4.將強力磁鐵吸附在兩

腳釘平頭那一端，再
用兩腳釘穿過圓形西
卡紙中心。

5.用絕緣膠帶把電池盒固定在紙杯底部，再將兩腳

釘尖端吸附在迴紋針支架尖端。

6.以電池盒上另一條電

線碰觸強力磁鐵，兩
腳釘便會開始轉動。

原理

原理

上面的實驗中，當以電線碰觸強力磁鐵形成通路

時，電流流經銅線，銅線周圍便會形成磁場，而強
力磁鐵本身的磁場與銅線的磁場產生吸引或排斥現
象，因此兩腳釘會不停的旋轉。而如果將強力磁鐵
N極、S極顛倒，兩腳釘旋轉方向也會相反。

電與磁的發明家──奧斯特與法拉第

西元1819年冬天，丹麥物理學家奧斯特正在教授學

生認識電力與磁力，突然發現磁針似乎受到雷雨的影

響而偏轉。於是他跑到實驗室裡，利用導線做成一個

封閉的電路，並把磁針擺在旁邊，通電後，磁針明顯

擺動。這個實驗證實了電與磁之間果然有某種關聯。

奧斯特經過反覆的思考和實驗，幾個月後發表了電流

會讓磁針偏轉的理論，這個實

驗也成了日後電磁鐵的雛形。

▲奧斯特發現電生磁

奧斯特的發現很快傳遍了物

理學界，於是更多科學家開始

研究電與磁之間的效應。西元

1821年，法拉第（Michael

Faraday,西元1791～1867年）設計了第一臺馬達，但

法拉第不以此為滿足，1831年，他進一步利用馬達的

原理，製成了簡單的發電機。法拉第製作的第一架

▲法拉第發現磁生電

發電機是一個銅盤，掛在一個

大型的馬蹄形磁鐵中，銅盤上

有可以轉動的把手；當銅盤在

磁場中快速轉動，就可以產生

源源不絕的電流。這個發電的

原理至今仍被應用在美國 尼加拉瀑布等發電廠中。

生活中有哪些物品是應用電生磁原理設計的？

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生活中有哪些物品是應用電生磁原理設計的？

• 電話

• 電風扇

• 電動玩具車

• 電磁鐵起重機

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​Happy teaching!

十、試一試，利用通電線圈製作

一個簡易小馬達，請回答下
列問題，並在

中打

。

V

①兩端的漆都完全磨除

②一端的漆完全磨除，另一

端只磨除上半部。

③一端的漆磨除下半部，另

一端只磨除上半部。

V

1.繞好並調整完線圈後，漆包線兩端的漆要磨除哪些

部分呢？

2.製作簡易小馬達的支架時，須要注意什麼事項？

①兩支別針高度須一樣

②兩支別針分別固定在電池正、負極。

③兩支別針都連接電池正極

VV

3.簡易小馬達的線圈為什麼會轉動？

①通電的線圈產生磁性，會與下方

磁鐵相斥或相吸，推動線圈轉動。

②通電的線圈和支架都產生磁性，

會互相排斥，推動線圈轉動。

V

鴿子為什麼能在飛行數百公里後安然返家？燕子每年

在臺灣與菲律賓之間來回，為什麼不會迷路？海龜和鯨

在茫茫大海中，如何找到方向？科學家研究發現，很多

生物即使在缺乏地形、洋流、風向，甚至太陽、月亮和

星星的指引下，仍能找到方向，難道牠們的身體裡面都

藏了指北針嗎？

生物遷徙與地磁

科學家曾經做過實驗，把候鳥關在密閉的鳥籠，使

牠們完全無法得知外界的訊息以及方向，但候鳥只要

到了遷徙的季節，就會嘗試往本來要遷徙的方向飛，

顯示牠們有一種天生的方向感；但當科學家用電磁線

圈環繞鳥籠，利用通電線圈來產生方向不同的磁場，

候鳥竟飛往錯誤的方向，可見牠們的方向感和地球磁

場有關。

最近科學家還發現一個更驚人的現象，他們仔細比

對全球三百多個牧場的衛星空照圖，發現大部分的牛

隻頭尾排列都是南北走向，就像每隻牛都是指北針一

般；更特別的是，在高壓電纜附近的牛隻，可能因為

高壓電纜的磁場大過地球磁場，排列顯得比較混亂。

但是生物的指北針在哪裡？如何指引方向？目前只

有「磁菌」有比較明確的研究證據。在1980年代，美

國科學家研究發現磁菌，科學家們指出，磁菌體內有

一串由微小磁性物質所組成的鏈子，可以感應地球

的磁力線來辨認位置。而除了磁菌，科學家在鳥類、

蝴蝶、蜜蜂、螞蟻、海龜、鯨，甚至人體內都發現

過磁性物質；而且在魚、鳥和哺乳類等高等動物體

內，這些磁性物質通常位於嗅覺系統或眼睛等部位。

大多數科學家認為這些磁性物質不只能幫助生物

辨認南、北，還能定位，藉由感受各地磁場的差異，

在腦中形成磁感地圖。但是有些科學家認為磁感地

圖的證據太薄弱，目前仍爭論不休。生物磁感應到

底如何作用？尚有待科學家提出更多的實驗證據來

釐清。

Multiple Choice

科學家已經找到生物磁感應如何作用的明確證據?

• O

• X

（

）1.根據上文，候鳥、海龜等動物在遷徙過程

中，辨識方向的能力與何者有關？
①太陽、月亮的運行方向

②地球磁場

③同伴的指引

④指北針的應用。

（

）2.根據上文，鳥和哺乳類等高等動物體內的

磁性物質，通常位於身體的哪一個部位？
①四肢

②尾巴

③軀幹

④頭部。

②

④

Multiple Choice

電風扇的馬達內有電磁鐵，通電後馬達才會旋轉，斷電後電磁鐵磁力消失，馬達停止運轉，電風扇也停止了。

• ○

• ×

Multiple Choice

利用電磁鐵可以製作出會發出聲響或轉動的物品。

• ○

• ○

Multiple Choice

電風扇裡面有電磁鐵的裝置，才能帶動馬達，讓風扇旋轉。

• ○

• ○

Multiple Choice

一般資源回收場在搬運大型廢鐵時，所使用的強力電磁鐵，是利用電磁鐵通電後，產生巨大吸力來搬運。

• ○

• ○

Multiple Choice

馬達是利用電磁鐵的原理來設計的，它的能量變化過程是利用動力造成磁力，然後產生電力。

• ○

• ○

Multiple Choice

下列器具中，哪一種沒有應用到電磁鐵？　

• 電話　

• 音響　

• 指北針　

• 磁浮列車。

Multiple Choice

下列器具中，哪一種沒有應用到電磁鐵？　下列關於電磁鐵應用於電磁鐵起重機的敘述，哪一個正確？　

• 是透過改變電流大小來改變磁力大小　

• 是透過改變線圈圈數來改變磁力大小　

• 會改變電流方向來改變電磁鐵的磁極　

• 中斷電源，電磁鐵磁力不會消失。

Multiple Choice

在製作簡易小馬達時，很多因素都會影響小馬達的轉動速度。如果要研究漆包線的圈數對簡易小馬達轉速的影響，請問在這個實驗中，要改變的因素是什麼？　

• 磁鐵的磁力大小　

• 漆包線的圈數　

• 線圈與磁鐵的距離　

• 線圈的轉速。

Multiple Choice

在製作簡易小馬達時，很多因素都會影響小馬達的轉動速度。如果要研究漆包線的圈數對簡易小馬達轉速的影響，請問在這個實驗中，要改變的因素是什麼？　

• 由磁力轉換成電力，然後轉換成動力　

• 利用電力轉換成動力，然後轉換成磁力　

• 利用動力轉換成磁力，然後轉換成電力　

• 由電力轉換成磁力，然後轉換成動力。