电磁铁、铁罐线圈.PDF

科別：物理科 組別：國小組 作品名稱：電磁列車新幹線 關鍵詞 ：電磁鐵 、鐵罐線圈 、開關 編號：080105 學校名稱： 台北縣中和市中和國民小學 作者姓名： 金克杰、鄭劭偉、姜仕鴻 指導老師： 陳乾榮 摘要 在自然課中我們學到電磁鐵的原理，瞭解線圈通電會產生磁力，於是我們開始改裝 電磁鐵 ，經由改變不同直徑 、不同繞圈數的鐵罐 、不同材質的罐子 ，找出電磁線圈最強磁 力的結構 。其次我們再來研究電磁列車為什麼不能前進的原因 ，原因是電力太小？磁場的 問題？或者是其他的原因？依據所觀察到的現象 ，大膽假設小心求證 ，然後依據失敗的原 因 ，我們建立了鐵罐線圈內部的磁場模型 ，依照這個模型 ，我們知道了火車不能前進的原 因 ，我們試了幾種方法去克服那些困難 ，在大家努力之下 ，終於建立了火車前進與後退的 模型 ，再經由開關的切換 ，終於使火車能前進後退了 。還有一個問題就是火車計時的問題 ， 我們研究碼錶的計時結構 ，做出碼錶計時電路 。最後 ，鐵罐線圈的種類 、各種車廂的外型 都可能與火車速度有關係 ，我們製作了圓桶形線圈 、錐形線圈及幾種車廂外型 ，去研究哪 一種車廂外形是最棒最快的。 壹、研究動機 上學期 ，我們資優班舉辦科學園遊會 ，因為學校附近有捷運 ，所以我們做磁浮列車， 但由於時間與經驗、技巧不佳等因素，所以我們的磁浮列車一直沒有成功。剛好自然課 第三單元「電與磁的奇妙世界」有教到電磁鐵的原理，老師在試驗充磁器，鐵棒差一點 就飛出來了，啊！運用電磁鐵的磁力來拉動火車，嗯！這個主意很不錯喔！我們一定要 打造一台屬於我們自己的電磁列車。 貳、研究目的 一、研究不同直徑的鐵罐，對磁力大小有什麼影響。 二、研究漆包線繞不同線圈數，對磁力大小有什麼影響。 三、研究不同材質的罐子，對磁力大小有什麼影響。 四、觀察電磁列車在鐵罐線圈內行走的情形。 五、探討電磁列車為何不能前進。 六、研究電磁列車如何前進、後退。 七、研究電磁列車如何煞車。 八、如何解決電磁列車計時的問題。 九、探討線圈隧道的外型、火車車廂外型及鐵軌斷電處對電磁列車車速的影響。 參、研究設備器材 手套 、漆包線 5 捲 、開喜烏龍茶空罐 1個 、津津蘆筍汁空罐 10個 、紙筒 3個 、模型小火 車 1台 、軌道 14節 、L 型鐵片 34片 、木板(111.5cm×14.4cm×1.4cm)2塊 、鐵片剪刀 、剪刀、 開罐器 、華司 24片 、電線一綑 、鐵皮一大張 、尖嘴鉗 、剝線鉗 、碼錶 2個 、螺絲起子、 螺絲 3包 、微動開關4個、18接頭開關 2個、熱縮管套 2條、乾電池 、電源供應器 2台、三 用電表、銲槍、銲錫、長條形磁鐵、美工刀、磅秤、透明膠帶、標籤紙、鋸子。 1 肆、研究過程 一、實驗一：研究不同直徑的鐵罐，對磁力大小有什麼影響。 （一）用開罐器將罐頭、開喜烏龍茶鐵罐和津津蘆筍汁鐵罐底部用開罐器挖除。 （二）在兩端切口處用膠帶黏上，不然手會被割傷。 （三）將漆包線繞在牛奶鐵罐（直徑10公分）、開喜烏龍茶（直徑6.4公分）和津津蘆 筍汁（直徑 5.2公分）的鐵罐上，各繞 150圈。 （四）把漆包線兩端的漆用砂紙刮除，分別接上同1顆 1號乾電池。 （五）把指南針放在鐵罐口，鐵罐的開口方向和指南針成90 度垂直，比較 3 個罐子讓 指南針偏轉角度大小，接線圖如圖 1 。 0 度 150 圈漆包線 180 度 +乾電池 ─ 圖 1. 150 圈漆包線量測磁力接線圖 二、實驗二：研究漆包線繞不同線圈數，對磁力大小有什麼影響。 實驗方法像實驗一，只是在 3個津津蘆筍汁鐵罐上，各繞上 100、150、200圈的 漆包線 ，接線圖如圖