2013年2月28日

科學玩具-磁學-磁極觀察帶


手邊有種做得非常彎曲且耐用的觀察片,是將鐵磁性物質以微型封裝的方式封在夾層內,把觀察片直接放在任何磁性物質的表面時,立刻就顯現出磁場的形狀,能讓學生觀察到永久磁鐵附近的靜態磁場,或是直流電磁鐵附近的穩定磁場,而且功能還不只這樣,更可以觀察到磁性物質上的磁極數量。那怎麼知道磁極在那裡呢?

靠近磁性物質時,可以在綠色的觀察區塊上看到分成亮區及暗區兩大部分,亮區所代表的是磁極與磁極之間的區域,也就是磁場較弱的部分,相對於亮區的暗綠色區塊,就是磁極所在之處。所以用顏色來區分,是種容易找到磁極的辨別方式。
以手邊的幾個永久磁鐵來測試,可以發現長方體磁鐵的磁極在面的中央
而周圍的稜線則是磁場較弱的區域

接著測試中央空心的環型磁鐵,看看有沒有不一樣的地方
照這樣的分布情形看來,覆蓋住的地方是一面完整的磁極

將磁鐵在觀察帶上移動時,表示磁極與磁場的亮暗區塊也會跟著移動,國中實驗室用的是鐵粉,鐵粉吸附得越多,就代表磁場越強,也就是磁極附近的鐵粉比其他部分多,移動磁鐵時也同時改變了磁場的空間分布,所以鐵粉也隨之起舞。觀察片上的亮暗區塊隨磁鐵移動,也是同樣的道理,不過兩者都不能指出目前偵測的部分是N極還是S極。
不過同樣是環型磁鐵,所呈現的磁極分布可不一樣,而且大有玄機
這個複合型的磁鐵是由六塊小磁鐵結合而成,亮區就是接合處

這是一個不錯的磁鐵演示教具,也明確傳達出磁極的科學概念,不僅僅可以單獨使用,隨時隨地可以拿來偵測生活物品當中隱藏的磁鐵或電磁鐵,像是手機裡的聽筒裡或冰箱門上的封條就有,也能找到不同型態磁鐵的磁場分布模式。也相當適合用來搭配渦電流鋁管一起演示,因為可以將它的功能發揮得淋漓盡致。
使用響尾蛇蛋之類的強力磁鐵,則是可以把觀察帶吸附起來,整個騰空
而且因為磁力強,所以周圍的亮區比一般磁鐵來得寬廣

觀察帶內的膠囊狀物體越被磁性物質集中,顏色會越深,相對的周圍就會越亮
響尾蛇蛋的暗區中央會出現一條亮帶,表示它也是複合型的磁鐵

其實我並不知道磁極觀察帶裡面的物質是什麼,只知道裡面含有數以百萬計的微小金屬顆粒懸浮在這薄薄的夾層內,但可以確定的是,當磁鐵放在附近時,微小的金屬顆粒便會被磁化並吸附,所以磁鐵磁力最強的部分所到之處均為暗沉。

但我在研究它的性質的過程中還發現一個頗為奇妙的地方,如果透過它對著較亮的光源看,本來較暗的地方(也就是微粒較為集中的地方)的透光性會高於周遭耶!

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