科學遊戲磁鐵動力車

THE MERIT TIMES

文／許良榮 2014-03-19 10:00

字級

收藏文章

0
支持請+1

662觀看次

文與圖／許良榮
這次要教大家製作的科學玩具，是一種用磁鐵當車輪的動力車，本遊戲是一種「線性單極馬達 ( linear homopolar motor ) 」，亦即將「轉動」運動變換為「直線」運動。
所需器材：粗鐵絲、強力磁鐵、鋁箔紙、乾電池、連接線。
過程現象：
一、首先製作「車輪」。取一粗鐵絲（可剪一小段晒衣架）長約三到六公分，並以鐵鎚敲打使鐵絲平整，避免彎曲。鐵絲的兩端要以剉刀磨平，不能歪斜。
二、將二個圓形強力磁鐵吸引在鐵絲二端（不必使用黏膠），成為車輪（如圖一）。建議使用直徑約一公分、厚度約零點五公分的強力磁鐵。注意：二個強力磁鐵的方向為同極相對，亦即靠近時會互相排斥。
三、接著製作「軌道」（如圖二）。取一表面平滑的板子（壓克力板或美耐板），將二片鋁箔紙（長度不限，寬度不超過板子即可）以膠水黏貼在板子上，並間隔約二到三公分寬，黏貼時務必壓平，避免有任何凹凸不平。注意：二片鋁箔紙的一端都要超出板子至少二公分，以便接上電池。
四、完成後，將圖一的「車輪」放在軌道上，二個車輪（強力磁鐵）分別接觸一個鋁箔紙軌道。然後接上電池，車輪就會快速的起跑啦！如果車輪往回跑，只要將電池的正負極對調即可（將車輪二個強力磁鐵反過來也可以，但是比較麻煩）。
原理：
磁鐵動力車的原理與「單極馬達」類似，車輪的運動方向與電流、磁鐵的方向都有關。以原理圖的擺放位置為例，根據右手開掌定則（*註），右手的拇指為電流方向（黑色箭頭），此方向為電池的電流流經鋁箔紙的方向；其他四指為強力磁鐵的磁場方向（綠色箭頭），因此，代表運動方向的掌心方向（紅色箭頭）朝上，所以車輪會（強力磁鐵）朝上滾動，而往前運動了。
延伸討論：
一、為什麼車輪上的強力磁鐵不能異極相向，必須同極相向？
二、磁鐵的大小和電池的多寡，對於車輪的運動速度有什麼影響？
三、軌道一定要平的嗎？可以設計環形或圓形軌道嗎？軌道的材質是否只限於鋁箔紙呢？
*註：右手開掌定則，可求出電流與磁場生成出力的方向。將右手手掌打開，大拇指指向為電流方向，其餘四指為磁場方向，而手心所向，即為受力運動方向。

《人間福報》是一份多元化的報紙，強調內容溫馨、健康、益智、環保，不八卦、不加料、不阿諛，希冀藉由優質的內涵，體貼大眾身心靈的需要，是一份承擔社會責任的報紙。

加人間福報LINE好友