有趣的電磁感應發電機 - 垂直型

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2. Keqin Dong and C. J. Neumann,Monthly Weather Review,945 (1983). 形成的颱風米塔(圖 2),就因另一個颱風哈吉 貝(圖 3)的互相拉扯,造成藤原效應的發生。 原來路徑往西北運動在 23 號即有滯留的現 象,而在26 號路徑轉向偏東方向。仰賴科技 的進步,短短一星期氣象局就更改了11 次的 預報,但我們可以獲得新的觀測颱風的路徑。 藤 原 在 1927 年 正 式 發 表 藤 原 效 應 (Fujiwhara effect)。其現象是因為兩個接近的 氣旋式漩渦,它的運動軌跡會繞著以兩者連 線的重心互相旋轉,即類似雙子星互繞的情 況。重心的位置則是由兩個颱風的相對質量 及颱風環流的強度決定。兩個中度颱風米塔 和哈吉貝就有出現因拉扯所出現的滯留現 象。後來因為哈吉貝受到越南陸地的影響而 減弱,變成米塔牽引哈吉貝移動,而使哈吉 貝折返受到吸引。在文獻(Monthly Weather Review)有分析從 1949 年-1978 年間總共 43 組雙颱所造成的效應。每組為期5 天,每 12 小時觀測一次,總共獲得319 個時間周期。 這期間因兩颱風的交互作用力及地球自轉的 科氏力作用下,兩颱風可能作順時針互繞、 逆時針互繞、或是兩者皆有。由圖四為以距 離當組距時,兩颱風互繞方式分類的比例長 條圖。發現兩颱風距離近時逆時針互繞的情 形會比較大。雙颱發生藤原效應則是當兩颱 風的距離在11 個單位長度內(1225 公里)才會 發生。

有趣的電磁感應發電機

垂直型

實驗心得

林宣安

台中縣長億高中

壹、前言

在實際大氣尺度背景風場是非常的複雜 的,再加上颱風可能不斷的補充能量(潛熱) 以及科氏力隨緯度的增加。因此使颱風在互 繞的過程中,可能發生合併、分離、及拉伸 的現象。因此在颱風運動的觀測中是有很多 有趣的現象。 當教到電磁感應單元中的「磁能生電 嗎?」時,要能引發學生的興趣,我們可以 運用科學史,要學生閱讀《電學之父:法拉 第的故事》(張文亮,1999);或者分段講述 法拉第如何研究電磁的精彩故事給學生聽。 但是讀法拉第的故事或聽法拉第的故 事,可能效果不如國外的聽法拉第的廣播 劇,或者看法拉第的電視劇。更進一步的方 式,則是要學生來演法拉第的故事,不過最

參考文獻

1. 中央氣象局

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107 好能夠包括重現當時研究的情境,也就是重 做法拉第的一些實驗,也許更能幫助學生體 會前人科學研究的艱辛、科學研究突破的快 樂、與電磁研究對現代文明的巨大影響。 更重要的是這樣還能幫助學生體會:為 什麼法拉第在注意到磁鐵插入線圈和拔離線 圈時檢流計會動一下之後,還要經過漫長的 實驗與失敗,才能設計出能夠運用電磁感應 原理來發電的裝置?從而讓學生對電磁感應 的原理有更進一步的興趣與理解。 以下我們就來教導學生實際動手製作簡 單又有趣的垂直型電磁感應發電機吧!

貳、垂直型電磁感應發電機的製作

一、器材:

底片空盒、0.6mm 漆包線、雙面膠、LED ﹝紅、黃﹞、強力磁鐵、厚紙板

二、製作方法:

(一)將漆包線纏繞在底片盒中央,寬約 1 公 分。每纏繞一層需黏貼上一層雙面膠, 約 25 層。 (二)將紅黃兩個 LED 正負相接後焊接在漆包 線上。 (三)將強力磁鐵置於底片盒中,若磁鐵太 小,可利用厚紙板裁成適當大小置於底 片盒內增加厚度,配合磁鐵的大小,使 磁鐵只能上下移動不會翻轉。

三、成品圖:

可 利 用 厚 紙 板 塞 入 底 片 盒 使 其 和 磁鐵密合 圖1:將磁鐵放入底片盒內,蓋上蓋子即可 強力磁鐵 圖2:垂直型感應電流發電機背面圖 圖3:使用方法 將紅黃兩 個 LED 正 負相接後 焊接在漆 包線上

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四、使用方法:

(一)將發電機上下晃動即可看到紅黃 LED 交 錯發亮。(圖3) (二)使用時需將蓋子壓住,避免磁鐵掉出來。

編輯話語

參、結語

教導學生實際動手製作簡單又有趣的 垂直型電磁感應發電機,會激發起學生學習 電磁的高度興趣,我們可以打鐵趁熱,引導 學生重新思考:是什麼原理使得磁能生電 呢?要如何能更有效率地發電呢?透過老師 的引導與學生之間的討論,也許我們的學生 會像法拉第一樣考慮:如何讓磁通量變化可 以連續?除了上述的垂直型電磁感應發電 機,是不是可以考慮利用「轉動」,來更有效 率地讓磁通量產生連續的變化。這樣接下來 我們就可以教導學生,重現法拉第當年震撼 科學界的偉大突破,動手製作有趣的手搖或 腳踏的人力發電機,可以真正拿來使燈泡發 光、聽收音機、或幫手機充電呢喔!而這也 可以更有效地幫助學生,對法拉第電磁感應 定律有更深入的理解與感受。

我們的《物理教育》學刊

陳瓊森

國立彰化師範大學 物理學系

輝煌過後令人嘆息的過去

《物理教育》學刊自一九九七年春季創 刊以來,在各位物理教育界先進的努力,曾 經有過一段輝煌的歷史,頗受科學教育界的 重視,就是因為早期編輯群團隊的堅持理 想,使得論文的品質深受肯定。其後由於社 會環境的變遷,最近幾年來未如期出刊,識 者皆嘆殊為可惜。若再對照近年來科學教育 研究日漸蓬勃,卻因為以科學教育為主的中 文期刊太少,使得許多研究成果沒有出版的 機會,大多僅止於在研討會上發表,難免令 人扼腕嘆息。

參考文獻

1. 張文亮(1999):電學之父-法拉第的故 事。文經社。 目前在中華民國物理教育學會裡,有一 群積極任事的同仁們,希望從提升《物理教 育》學刊、物理教育與科學教育研討會、與 其它方面學術活動的水準,以再造物理教育 學會的輝煌風采,為物理與科學教育盡點力 量。

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References

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