2013年1月12日

科學論壇-980920法拉第教室


這次科學論壇中出現了重型機械,是由泡泡龍老師、高老師和謝老師等三人在08/25遠赴雲林虎尾高中取經回來的戰利品。這個重型機械是電與磁相關的的應用,利用的是交流電來產生60Hz的磁場變化,在磁場變化時,又在另一組線圈上產生感應電流,使得電生磁、磁又生電的現象得以呈現。
為了證明交流電的頻率變化,泡泡龍老師使用了LED來證明。因為普通的燈泡是沒有正負極之分,而有LED有長短腳,長腳為正極,短腳為負極。所以當接上交流電之後,電流的變化可以藉由LED光影的明滅來呈現,如果只是靜態的觀察,當然看不出什麼變化,但是只要再加上手部搖晃擺動,就會出現閃頻的效果。
加上其他的環狀金屬來測試,就可以知道各種不同金屬的導磁率與渦電流的交互影響囉!首先來測試一下鋁罐,發現渦電流所產生的磁場可以和底下的線圈產生互斥的效果,使得鋁罐可以往上飛呢!可是在互斥的過程中,為了讓金屬環固定在中央不側飛,所以中間會加裝另外一隻金屬管作為支撐用。
可是若是換上黃銅環(銅和鋅的合金),那麼就無法產生磁浮的效果了。根據許泰記老師的說明,這是因為不同的金屬擁有的導磁率不同所致,導磁率好的金屬才能產生較大的渦電流,進而產生較大的磁場來互斥,但是導磁率低的金屬因為渦電流小,就沒有辦法產生同樣大小的斥力來造成懸浮現象。看看右邊的照片吧,鋁環可以飛上去,但是黃銅環仍然在底下待著。
跟黃銅環有相同命運的是硬碟中的金屬碟片,由於各家硬碟廠商的複合金屬圓盤所採用的材質不同,所以不是每一片都能飛得起來。
錫做的杯子也可以飛,聽說去吃泰國料理就可以拿?

就算是厚度增加的合金管也能當作演示的素材哦!

若在中間加上軟鐵鐵芯予以磁化,則可以在附近加裝一個軸承滾輪,可以利用鐵芯與滾輪磁場排斥的力量使其運轉,這稱為鼠籠式滾輪,就像擺一隻天竺鼠在中間運動一樣。
選幾個質量比較輕的鋁環,作為飛行的主角,但在鋁環中的渦電流遇到阻礙(電阻)時,也會產生熱能,所以要小心燙手,不能一直將鋁環壓在底部,否則會燙到。
拿吹風機內的鎳鉻絲到變化劇烈的磁場附近也是一樣產生感應電流,如果在金屬內部產生了感應電流,那麼遇到高電阻的材質,就會在短時間內以光和熱的形式放出大量熱能。
謝老師最近投入很多心力在科學與魔術的聯結,想要找出魔術中的科學,圖中為他正為大家示範隔空吸水的魔術道具表演。

我除了分發給與會的夥伴們3M的鑽石級反光貼紙(參考文章:科學玩具─光學─反光貼紙)外,也響應謝老師在部落格中對於88水災災區進行生物科和地球科學科學玩具的教具徵求,貢獻了心中儲存已久的點子-晴雨計(參考文章:科學玩具-壓力-自製晴雨計第一),並把它實做出來參加「98翰林自然創新實驗徵選比賽」,所以這是有著作權的哦,在此特別鄭重宣告。它不但可以做為簡易的溫度計、晴雨(壓力)計,還可以講連通管原理呢!
一州老師也拿出原理相同的不鏽鋼杯,表演了「空杯來水」的道具魔術,雖然原理相同,但是戲法人人會變,各有巧妙不同。其他像是預言、心靈魔術或是感應,則是礙於魔術師規範,所以只能自己知道就好,不方便公開。
另一位魔術師-佑綜老師,則是專心的準備撲克牌魔術表演前的預備工作

他也提供了好幾個新穎的戲法,其中是一個利用撥水劑的預言魔術,這個東西可以在大賣場、家俱行、或是車輛保養用品店買得到,利用其疏水性質,可以變出含有科學原理的驚奇把戲哦!

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