磁力概念

磁鐵在日常生活中的應用非常普遍，學生幾乎每日都會接觸到，而其中與磁鐵 相關之概念在家庭用具、電器上的應用、學用品與磁鐵玩具亦非常多，學生常見的，

如冰箱的門、固定門的磁鐵座；包含在內的有家中的電話、電鈴、電視等都是與磁 鐵有關；而學用品中，如鉛筆盒、在黑板上固定教具的磁鐵；而磁力玩具更是不勝 枚數。因此，磁力概念對學生而言是親切但又重要的。而研究者也發現學生普遍都 瞭解磁鐵可以吸引某些物體，但對於其原理則無法描述，甚至存有許多的迷思概念，

例如：認為磁鐵隔著墊板可吸起迴紋針，但隔著布則不能吸起迴紋針，由此可知，

學童對於磁鐵超距力概念存有迷思概念（林鼎富，2002），而鄭如琳（2000）亦發現 學童在「磁」概念方面持有十三種迷思概念。

壹、林明軫（1994）的研究

林明軫亦發現四到六年級學生存有磁力的迷思概念如下：

一、不論任何形狀的磁鐵磁極的位置都在兩端。

二、磁力是包含在地心引力之內。

三、磁化的產生必而要和磁鐵摩擦。

四、鐵會吸收磁鐵的磁力。

五、鐵本來就有磁力。

貳、林鼎富（2002）的研究

林鼎富對國小三、六年級的學童進行磁力概念的研究，發現學童對於磁鐵概念 有以下 10 種錯誤的思考模式與 20 種迷思概念：

一、有關磁鐵概念的 10 種錯誤思考模式：

有關磁鐵本質的部分

（一）直觀模式：直覺地以磁鐵外形判斷磁力的強弱。學童 若 持 此 思 考 模 式 則 會 以 直 觀 的 想 法 認 為 外 形 大 的 磁 鐵 可 能 因體 積 較 大、重 量 較 重 所 以 磁 力 較

強。或 者 認 為 外 形 大 的 磁 鐵 磁 力 擴 散，外形小的磁力集中所以小的磁鐵 磁力較強，甚至認為馬蹄形因為「彎彎的」所 以 磁 力 集 中 ，亦 或 因 為 被 彎 曲 了 所 以 磁 力 分 散 等 ，以 天 真 直 覺 的 想 法 來判斷磁力的強弱。

（二）等同模式：認為被磁鐵吸引的物質，亦具有如磁鐵的磁性。等同模式是指學 童將鐵認為具有磁力，若以微觀的觀點而言，鐵的確具有磁性。然而在國小的 課程裡卻未涉及此一概念，因此在本研究中 將此一想法判定為迷思概念。

（三）整體模式：認為磁鐵若破裂了，因失去完整性使得磁力消失。此一模式和下 述的各區段模式有相關聯之處。持此思考模式的學童會以「整體」的觀點看待 物質。若物質遭到損壞，則失去其「能力」，以磁鐵而言，能夠吸鐵是磁鐵的

「能力」，但遭到破壞後則失去此一「能力」。

（四）大區段模式：將磁鐵視一大段。持此一模式的學童會將磁鐵每個部位的磁力 強弱都視為相同。

（五）二區段模式：將磁鐵區分為兩段。將磁極在兩端的長條形磁鐵，從中區分為 兩段一段為北極，另一段為南極。若從中斷裂了，學童可能誤認為某一段整段 為北極，另一段整段為南極，若不加以教學，可能會誤認為有磁單極存的想法。

另一方面也可能因為斷裂後，南北極沒有接合在一起故失去磁性。也可能將兩 段視為獨立的個體，所以若某一段受損了，另一段的磁力會比較強。

（六）三區段模式：將磁鐵區分為三段。持 此 一模 式的 學 童 是 將 磁 極 在 兩 端 的 長 條 形 磁 鐵 分 為 三 段 ， 左 右 兩 段 是 磁 極 的 部 分 ， 一 段 為 北 極 ， 另 一 段 為 南 極 ， 另 一 段 則 為 中 間 部 位。中間區段的磁力強弱抑或沒有磁力，可 能會影響學童在思考：磁 鐵 若 從 中 斷 裂 後 ， 其 磁 極 分 部 的 狀 況。 而 如果 斷 在 北 極 區 段 ， 斷 裂 後 的兩塊磁鐵會因同樣是北極而不能接合。

（七）粒 子模式：把「磁性」想像成粒子，N、S極是粒子的聚集處。持此一模式 的學童是將磁性想像成粒子，有N極 及S極粒子。磁極是「粒 子 」的聚 集

處，而 中 間 的 部 位 會 因「 粒 子 」較 少 所 以 磁 力 較 弱，甚 至 因 彼 此 的 相 互 抵 消 使 得 中 間 沒 有 磁 力。另 一 方 面 當 某 一 極 在 作 用 時 (例 如：吸 引 )，可 能 因 粒 子 集 中 在 此 處 ， 所 以 此 時 此 極 的 磁 力 大 於 另 一 極。

有關磁場(超距力)的部分

（八）阻隔模式：阻隔物會阻隔磁力。磁場是超距力的一種，其力量的強弱與距 離有關。但學童若持此一思考模式會以「力」的觀點看待「磁場」，因此阻隔 物的材質若不同，「磁力」受影響的程度就不同。

（九）傳導模式：磁力經由介質傳導。磁 場 是 超 距 力 的 一 種，可 不 接 觸 但 仍能 作 用 是 其 特 性。但 學 童 若 持 此 一 思 考 模 式 會 以「 力 」的 介 質 觀 點 看 待「磁 場 」 的 作 用 方 式， 因 此 誤 以為「磁力」需靠介質傳遞。

（十）阻隔物特性模式：阻隔物本身的特性影響磁力。持 此 一 思 考 模 式 的 學 童 ， 會 認 為 阻 隔 物 本 身 的 特 殊 性 質 會 影 響 磁力 ， 例 如 ： 水 的 浮 力 、 壓 力 ， 玻 璃 的 材 質 較 細 密 、 表 面 光 滑 等 。 而 不 是 正確的超距力觀看待磁 場的作用。

二、有關磁鐵概念的 20 種迷思概念：

有關磁鐵本質的部分

（一）認為可被磁鐵吸引的物質也有磁性。

（二）磁鐵可吸引金屬類物品。

（三）磁鐵破裂了磁力會消失。

有關磁極的部分：主要是學童不清楚磁極的定義。

（四）將磁極名稱稱為正、負極。

（五）磁極在兩端的長條形磁鐵，從中斷裂後的磁極分佈錯誤。

（六）認為磁鐵的南北極與地理的南北極有關。

（七）認為只有磁極才有磁力，其餘部分沒有。中間 是N極跟S極集中的地方，

所以磁力會互相抵消。因此中間沒有磁力，磁力分散在兩端。

（八）認為長條形磁鐵的磁極磁力最弱，中間最強。N極、 S極 的 數 目在兩端 比較多，中間比較少所以中間的磁力較弱。

（九）認為只要是長條形磁鐵其磁極位置都在兩端。

（十）認 為 兩 極 的 磁 力 強 度 ， 會 因 某 些 因 素 (某 極 在 作 用 時 、 被 火 燒 過)使 得兩極磁力強弱不相同。

（十一）有磁單極存在的想法。

（十二）長條形磁鐵從中斷裂後，認為斷裂處都可再復原接合。

（十三）長條形磁鐵每個位置的磁力都相同。

有關磁力(磁場)的部分：主要是不清楚超距力的現象。

（十四）水會阻隔磁力。

（十五）水會瓦解磁力。

（十六）阻隔物會阻隔部分磁力(如：玻璃)。

（十七）阻隔物會完全阻擋磁力。

（十八）以傳導觀替代超距力觀，例如：水中的迴紋針可被磁鐵吸引是因為，

水有磁性或水可傳導磁力。

（十九）空氣可傳導磁力。

（二十）外形大的磁鐵磁力較強。

參、葉誌鑑(2002)的研究

葉誌鑑亦認為學童對磁鐵具有以下的迷思概念：

一、在磁鐵本質上包括:

（一）鐵的東西本身就有磁力,可以和磁鐵互相吸引。

（二）磁極名稱有 N 和 S極，也有陰極和陽極，正極及負極，鐵裡面還有陰陽兩種

鐵分子。

（三）磁鐵的磁力在左右兩端比較強，所以圖形磁鐵打斷時N-S和N-S兩塊，還會恢 復成原來的樣子。

（四）磁極是在磁鐵的對稱的兩面或面積較大的面。

二、在磁力方面有:

（一）磁力的來源是地磁或地心引力而來的。地磁包含在地心引力中，前者吸鐵，

後都吸絕緣體。

（二）鐵粉就是磁粉，有磁粉就有磁力，沒有磁粉就沒有磁力，所以鐵釘摩擦磁鐵 會帶有磁力是磁粉帶在鐵釘上。

（三）磁鐵摔斷磁力會消失或發散掉。

（四）磁棒豎立，上端的磁力會消失，下端的磁力受地心引力作用會拉直或變大，

原因是下面磁粉吸多。

（五）紙或水會阻擋磁力的進行，造成磁力減弱甚至消失，阻擋的原因是水有水壓 會抵抗磁力，就像鐵的輪船不會被吸入海底一樣。

三、在磁化現象的解釋上:

（一）迴紋針或鐵的東西會吸收磁鐵的磁力。

（二）迴紋針和鐵彼此會互傳磁力。

（三）要摩擦才會有磁力，摩擦愈久磁力愈力大。

肆、美國達拉斯大學物理系網站

美國達拉斯大學物理系網站http://phys.udallas.edu/C3P/Preconceptions.pdf上列 出了在有關「磁」的方面有以下的迷思概念：磁鐵的N極和S極和電荷的正負極相同 磁場和電場相同靜電荷能產生磁場磁鐵的磁場並不是由電荷的流動產生的。

伍、Barrow(1990)的研究

Barrow(1990)研究指出美國兒童普遍存有的磁力的迷思概念：

一、學生對於磁力的作用，吸引的概念比排斥的概念多。

二、學生對於圓盤形的磁鐵較不熟悉，尤其是磁極的位置。

三、學生會認為磁鐵的兩端磁力較強（或末端），即磁極是位在兩端，但圓盤形磁鐵並 無端。

由以上的文獻可知，學生的磁力概念可能存有很多的另有概念，值得我們去研究 與討論。以下則列出現在的九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關電與磁概念之 教材的內容細目表如下：細目編號：1 代表國小一二年級、2代表三四年級、3代表五六 年級、4 代表國中一二三年級。a、b…為流水號。例：222-1a 為次主題222之第1階段(一、

二年級)a項教材「察覺磁鐵會吸引含鐵的物體…」

表2-5 九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關電與磁概念之教材內容細目表 課題、主題、次主題 與磁有關的教材內容細目

課題：自然界的作用 主題：交互作用 次主題：222 電磁作用

磁鐵

1a.察覺磁鐵會吸引含鐵的物體，且能隔空 透過紙、木片、玻璃來吸引鐵釘磁性。

3a.察覺磁鐵具有兩極，同極相斥，異極相 吸、載流導線產生磁場。

3b.知道指北針的偏轉是磁針與磁場(地磁 或導線通以電流)交互作用的結果電與磁 的關係。

4d.探討電與磁的關係(如電流會產生磁的 作用、磁場的改變會產生電動勢、載流 導線在磁場中會受力。

表 2-6 現行國小各版本教科書有關磁概念單元一覽表

年級 康軒版 翰林版 南一版 牛頓版

一上 玩磁鐵

二上 磁鐵真好玩 大家一起做玩具

三上 磁力玩具

三下 日新月異的交通

工具 生活中的力

四下 多變的力

五下 力的世界

六上 電磁作用 妙用無窮的磁

六下 奇妙的電磁世界

表 2-7 現行國小各版本教科書磁概念單元目標及單元名稱一覽表

表 2-7 現行國小各版本教科書磁概念單元目標及單元名稱一覽表