2013年3月10日

科學玩具-電磁-電磁學現象示範模組


先不論不進實驗室做實驗的人,如果是常常接觸實驗室的人,應該會有以下這些類型,最單純的就是進實驗室做課本中的實驗,做完結束就關門,當然前提是有可以做實驗的設備。另外一種是做完實驗會帶著學生做額外的延伸實驗,自備器材讓學生在簡易的操作下讓學生有更多動手的經驗。還有一種類型的老師是會到器材準備室中挖寶,翻箱倒櫃的想看看裡面藏有什麼不為人知的寶物。

如果是新的實驗室,設備都可以在透明櫥櫃裡看得到,所以來回巡個幾次以後,心裡大概就有譜能做什麼樣的實驗、什麼時候該來借用東西。但是如果有機會進到較舊的實驗室,就有點像在迷宮裡探險一樣,會在無預期的狀況下找到令人訝異的東西。

之所以會有這樣的狀況,不外乎兩個原因。第一是實驗室沒人管,這是很多學校的通病,慘烈的狀況就有如千瘡百孔的戰場般,想得到的東西可以到處都有。第二是實驗室有設備組管理,但不是自然科教師,所以儀器設備沒有系統化的分類歸位,只能靠使用的自然科教師使用完後再擺回去。問題在於不是每一個自然老師用完儀器設備後都會指導學生放回原來位置,也不一定會要求學生將實驗室回復到原來的樣貌。所以在有權利使用卻無義務清理的奇特現象下,實驗室只能任人蹂躪,這是看得到卻不一定管得到的病態。

我進到實驗室之後通常會先尋寶,看看有沒有意料之外的隱藏版物品,尋覓的過程中有時候會感到很惋惜,因為一些設備無法擺放至櫥櫃中,尤其是在空氣中暴露久了之後真的會有氧化的現象,導致讓人使用的意願大幅降低,殊為可惜。還有些是擺在不透明的櫃子裡,沒有標籤或不打開的話,真的就不知道裡面有什麼。

不過實驗室裡面數一數二笨重的東西,大概就是電源供應器了,除了這個必須用到的設備以外,我還曾經發現過一個有年代不過卻很好用的電磁學現象示範模組,整個外觀就像是有稜有角、四四方方的化妝盒,重量還不輕,如果不打開來看,還真的不曉得裡面是做什麼大事業的。
原先看到底下的電壓與電流的儀表,以為它僅僅是小一號的電源供應器
不過右下角的「電磁學現象示範器」的標籤,卻讓人想打開這像是潘朵拉的寶盒

打開上方盒蓋,發現裡面有上下兩層,就像珠寶盒一樣可以把上層拿起來。搭配說明書再看看裡面的配備,除了基本的串並聯電路實驗之外,曾經聽過或看過的電流的三大效應中的磁效應以及熱效應的實驗,幾乎都可以拿出來做了,而且還有些生活科技的題材可以發揮,可以做的實驗至少有三十個。
左邊是專用的電源線,右側則是裝有鐵粉的壓克力盒
中間有色輪、漆包線圈、指南針以及湯姆森環

下層有共軛線圈及鐵芯、手持鈴鐺、鼠籠式滾輪、燈泡與鐵塊
而且還有阿拉戈圓盤(磁效應與渦電流)和電熱片(熱效應)耶

學生在看到這組儀器出現的時候應該已經國三下學期了,以前的模式是我做給學生們看,畢竟沒有辦法六張桌子一桌一套,所以在依照說明書的安全操作下,學生們只能遙望這些神奇的現象。最常做的就是彈跳的湯姆森環(渦電流電磁砲)、吸力強大到無法徒手拔開的直流電磁鐵以及交流電下反覆振動的手持鈴鈴鐺。
在線圈所包圍的鐵芯上面放上鐵塊,通電之後在鐵芯內部形成封閉的磁力線
逐漸加大直流電壓與電流之後,可以親手體驗到電磁鐵強大的力量

不過今年我反向操弄,在第八節的時候讓學生們自己看說明書並且做給我看,效果也不錯,尤其是在不是以第一志願為目標的學生身上,我看得到他們眼睛裡的光輝,雖然也是在做實驗,也可以說是玩科學,但是主角變成了他們,讓他們在我面前把貴森森的、又大又笨重的冰冷方塊活化起來。訓練他們學會看說明書,至少按圖索驥之後能得到愉快且成功的經驗,如此一來,能留給他們的應該不是只有課本上的重點筆記而已。

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