誰怕電磁波？
摘要
我們對如何有效阻隔電磁波感到好奇，陸續測試了金屬、備長炭、水晶、多肉植 物等物質實物和導電性物質粉末混合物，對於低頻和高頻電磁波的阻隔效果，並以三 用電錶測量物質的電阻，以簡易自製工具測量磁力，了解物質的導電性、導磁性及電 磁波阻隔率的關聯。本研究結論一方面證實「物質導電性愈佳者，高頻電磁波阻隔率 愈佳」，確認鋁、鐵、備長炭等導電性物質都能有效阻隔高頻電磁波；二方面進一步提 出「物質導磁性愈佳者，低頻電磁波阻隔率愈佳」的論點，證實鐵製品等導磁性物質 能有效阻隔低頻電磁波；三方面也以實證數據駁斥網路傳言，並無任何有力證據支持 水晶或仙人掌、蘆薈等多肉植物可有效阻隔電磁波。
壹、 研究動機
現在是人手一支手機的年代。聽人家說，只要是電子產品都會有電磁波，但是現 代人的生活已經離不開電子產品，電磁波對人體的危害卻不小，讓我們非常關心如何 有效地阻隔電磁波。我們曾經一起拜訪南投炭雕博物館，看到了利用備長炭來阻隔電 磁波的實驗，非常好奇。查詢歷屆全國中小學科展作品，發現第 44 屆高中組作品證實 備長炭粉末可以有效阻絕手機電磁波，但評審老師建議應深入探討「導電性與電磁波 阻絕之關係」。於是，我們就決定把這個當成科展主題。後來我們又嘗試運用其他物質 來測試是否能阻隔電磁波，例如金屬、水晶、多肉植物、導電性物質粉末等，就這樣 開始了我們一連串有關電磁波的實驗。【教材相關性：康軒版自然與生活科技第七冊第 四單元「電磁作用」】
貳、 研究目的
一、 了解低/高頻電磁波強度與距離的關係。
二、 探討各類物質對於低/高頻電磁波的阻隔效果。
三、 探討導電性物質粉末混合物對於低/高頻電磁波的阻隔效果。
四、 探討不同厚度的鋁箔紙，對於高頻電磁波的阻隔效果有何差異。
五、 探討各類物質導電性強弱，與高頻電磁波阻隔率的關聯。
六、 探討各類物質導磁性強弱，與低頻電磁波阻隔率的關聯。
參、 研究設備及器材
一、 實驗設備 二、 實驗材料
1. 低頻電磁波實驗器材：EMF-827 電磁 波測試器、桌上型檯燈（燈泡式）、畫 有長度刻度的白紙。
電磁波阻隔物質包括：錏板（或稱鍍鋅鐵 板，24.3cm×11.3cm）、鐵板（10cm×10cm）、 鋁 板 （ 29.5cm × 21cm ）、 鍍 漆 書 檔 鐵 板
2. 高頻電磁波實驗器材：Gigo 組合工具 和底板、ED-15 高頻電磁波測試器、
Nokia 手機、Samsung 智慧型手機、捲 尺、圓凳。
3. 導電性物質粉末混合物實驗器材：電 子秤、量杯、油漆刷、透明膠片（21cm
×15cm）、不鏽鋼鍋具、攪拌匙、電磁 爐 、 長 方 形 鋁 箔 容 器 （ 13.7cm × 9.3cm）。
4. 物質導電性實驗器材：DM-3000 數位 型三用電錶。
5. 物質導磁性實驗器材：強力磁鐵、大 型量角器、鋁線、圖釘、透明膠帶、
直尺。
（13.3cm×10.2cm）、鍍漆書檔鐵網（13.3cm
×12.5cm）、鋁箔紙（28.5cm×13cm）、透明 膠片（21cm×15cm）、備長炭原支（20cm，
直徑 2.8cm）、備長炭顆粒（13cm×8cm 封 口袋）、紫水晶座（10cm×10cm）、白水晶 顆粒（13cm×8cm 封口袋）、仙人掌、蘆薈。
鐵粉、鋁粉、鋅粉、備長炭粉、蘆薈渣、
乳膠漆、透明皂基。
肆、 研究過程、結果與討論
實驗一 低頻電磁波強度與距離的關係
（一）實驗目的：了解低頻電磁波強度與距離的關係。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：檯燈底座與低頻電磁波測試器感應器間的距離。
2. 保持不變變因：檯燈、低頻電磁波測試器。
3. 應變變因：低頻電磁波數值，單位為 mG（毫高斯）。
（三）實驗步驟：
1. 將檯燈底座固定在桌面畫有長度刻度的白紙上，移動電磁波測試器的圓形感應器，
測量檯燈開關在 Off 與 On 狀態時的電磁波數值。
2. 將圓形感應器直立於距離檯燈底座前 0cm~30cm 處，測量檯燈開關 On 時的電磁波 數值。距離 10cm 內以 1cm 為間距測量，10cm 以上以 5cm 為間距測量。每一距離 單位測量 3 次，計算電磁波數值的平均值。
EMF-827 電磁波測試器 桌上型檯燈（燈泡式）
感應器緊貼檯燈底座 感應器距離檯燈底座 2cm 感應器距離檯燈底座 3cm
（四）實驗結果：
緊貼電源開關 檯燈底座距離
Off On 0cm 1cm 2cm 3cm 4cm 5cm 6cm 7cm 8cm 一 0.0 53.4 26.5 16.8 11.0 8.0 5.9 4.5 3.4 2.7 2.2 二 0.0 53.8 26.6 16.8 11.0 8.0 5.9 4.5 3.4 2.7 2.2 三 0.0 54.9 26.7 16.9 10.9 8.1 5.9 4.5 3.4 2.7 2.1 平均值 0.0 54.0 26.6 16.8 11.0 8.0 5.9 4.5 3.4 2.7 2.2
檯燈底座距離
9cm 10cm 15cm 20cm 25cm 30cm 一 1.7 1.4 0.6 0.3 0.2 0.1 二 1.7 1.4 0.5 0.3 0.2 0.1 三 1.7 1.4 0.5 0.3 0.2 0.1 平均值 1.7 1.4 0.5 0.3 0.2 0.1
（五）發現
1. 檯燈開關要打開時才會產生電磁波，數值非常穩定；越接近檯燈底座開關馬達處，
電磁波越強。
2. 將測試器的圓形感應器緊貼電源開關時，電磁波為 54mG；緊貼檯燈底座時電磁波 已下降為 26.6mG；距離檯燈底座 5cm 以上，電磁波已下降為不到 5mG。
（六）討論
1. 我們剛開始進行電磁波的實驗時，只借到低頻電磁波測試器，先仿照其他科展作品 以電腦和吹風機作測試，但發現電磁波數值都較小且不穩定，多次失敗後，一位成 員將測試器拿回家，找出家用小型電器中電磁波數值較高且較為穩定的是檯燈，決 定以檯燈作為本研究的測量標的。
2. 我們發現低頻電磁波感應器緊貼檯燈開關馬達時，電磁波數值最大；離檯燈愈遠 時，測得的電磁波數值愈小。顯示低頻電磁波隨距離遞增而快速遞減，距離愈遠則 電磁波愈弱。
實驗二 高頻電磁波強度與距離的關係
（一）實驗目的：了解高頻電磁波強度與距離的關係。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：手機與高頻電磁波測試器的距離。
2. 保持不變變因：ED-15 高頻電磁波測試器、Nokia 手機、Samsung 智慧型手機、撥 話時兩隻手機的距離。
3. 應變變因：高頻電磁波數值，單位為mW/ ㎡（毫瓦特/平方公尺）。
（三） 實驗步驟：
1. 以組合工具做出兩個固定支架，將 Nokia 手機和高頻電磁波測試器分別固定於底板 上。底板長寬各 60cm，固定支架每移動一格為 2cm，最長測量距離為 50cm。
2. 先以測試器測得手機開機狀態但還未受話時的電磁波強度約為 0.006~0.042 mW/㎡。 3. 測量手機與測試器距離 2cm~50cm 時，由另一支手機撥通且鈴響後 5 秒內的電磁波
最大數值。每一距離單位測試 3 次，計算電磁波數值的平均值。
4. 為了解高頻電磁波在較長距離的強度，再將手機和測試器分別固定於相同高度（高 約 50cm）的圓凳上，移動測試器的圓凳，測量距離 100cm, 150cm, 200cm, 250cm, 300cm 時的電磁波最大數值。每一距離單位測試 3 次，計算電磁波數值的平均值。
利用智高組合工具和底板，固定手機和電磁波測試器
（四） 實驗結果：
2cm 4cm 6cm 8cm 10cm 16cm 20cm 26cm 30cm 一 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 二 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 三 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 平均值 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 1827 36cm 40cm 46cm 50cm 100cm 150cm 200cm 250cm 300cm 一 1457 916 648 459 182.7 50.34 31.76 14.51 8.74 二 1457 916 648 459 182.7 57.81 34.03 15.55 7.11 三 1457 916 648 459 205 53.94 34.03 17.45 8.16 平均值 1457 916 648 459 190.13 54.03 33.27 15.84 8.00
（五）發現：
1. Nokia 手機距離測試器 2cm 至 30cm 內測得的高頻電磁波數值全都是 1827 mW/㎡， 輻射力非常強。
2. 即使高頻電磁波強度在距離 30cm 以上逐漸減弱，但距離 300cm 時仍可測得 7.11~8.74 mW/㎡，還是比手機未受話的背景值 0.006~0.042 mW/㎡高出很多。
（六）討論：
1. 正式實驗前，我們先以高頻電磁波測試器分別測量距離 2cm 時的 Nokia 手機與 Samsung 智慧型手機，發現前者的電磁波數值穩定地出現 1827 mW/㎡，而智慧型手 機電磁波平均值約為 1.47 mW/㎡，二者相差千倍以上。
2. 經過多次測量發現，手機在已感應受話、但鈴聲未響時，電磁波數值會在 5 秒內從 背景值 0.006~0.042 mW/㎡直衝到1827 mW/㎡，除最大值停留在此一數值外，顯示數 值持續變化，且多小於1827 mW/㎡。可見手機受話時幾乎已是電磁波強度最大時。
3. 實驗結果顯示，高頻電磁波的強度和輻射範圍都比實驗一的低頻電磁波來得更強和 更廣，隨距離遞減的幅度也相對較小。
實驗三 各類物質實物對於低頻電磁波的阻隔效果
（一）實驗目的：探討各類物質實物對於低頻電磁波是否具有阻隔效果。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：檯燈與電磁波感應器之間放置各類物質的實物作為阻隔物。
2. 保持不變變因：檯燈、低頻電磁波測試器、感應器到檯燈底座距離。
3. 應變變因：低頻電磁波數值，單位為 mG（毫高斯）。
（三）實驗步驟：
1. 將檯燈底座固定在桌面畫有長度刻度的白紙上，將低頻電磁波測試器的圓形感應器 直立於距離檯燈底座 3cm 處。（因部分物質實物的厚度大於 2cm 或接近 3cm）
2. 一一將各類物質的實物放入檯燈底座和感應器中間。每一項物質測量 3 次，計算電 磁波數值的平均值。
3. 最後計算物質的電磁波阻隔率：（無阻隔物之電磁波數值－該阻隔物之電磁波平均 值）/無阻隔物之電磁波數值×百分率。例如：錏板 1 片的阻隔率為（8-5.5）/8 ×100%，
取小數點後兩位數且四捨五入表示。
連接六片的錏板 直徑 2.8cm 的備長炭 蘆薈
測量錏板 1 片 測量錏板 6 片 測量蘆薈葉片(50g)
（四）實驗結果：
無阻隔 錏板
1 片 0.03cm
2 片 0.06cm
3 片 0.09cm
4 片 0.12cm
5 片 0.15cm
6 片 0.18cm
1 片環 繞底座 一 8.0 5.5 4.7 4.1 3.5 3.2 2.9 5.7 二 8.0 5.6 4.7 4.0 3.4 3.2 2.9 5.6 三 8.0 5.5 4.7 4.1 3.4 3.3 3.0 5.6 平均值 8.0 5.5 4.7 4.1 3.4 3.2 2.9 5.6 阻隔率 31.25% 41.25% 48.75% 57.5% 60% 63.75% 30%
鐵板 鋁板 鍍漆書
檔鐵板
鍍漆書 檔鐵網 1 片
0.15cm
2 片 0.3cm
3 片 0.45cm
1 片 0.3cm
2 片 0.6cm
3 片 0.9cm
1 片 0.1cm
1 片 0.1cm 一 3.5 2.7 2.4 6.7 5.8 5.3 4.8 7.1 二 3.6 2.8 2.4 6.7 5.8 5.3 4.8 7.1 三 3.6 2.8 2.3 6.7 5.9 5.3 4.8 7.1 平均值 3.6 2.8 2.4 6.7 5.8 5.3 4.8 7.1 阻隔率 55% 65% 70% 16.25% 27.5% 33.75% 40% 11.25%
鋁箔紙 透明 膠片
備長炭 原支
備長炭 顆粒
紫水晶 座
白水晶 顆粒
仙人掌 莖幹
蘆薈 葉片 12 層 0.01cm 2.8cm 200g 2cm 500g 50g 50g 一 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 二 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 三 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 平均值 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 阻隔率 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
（五）發現
1. 所有測試的物質實物中，對於低頻電磁波阻隔效果最佳的是鐵板 3 片＞鐵板 2 片＞
錏板 6 片＞錏板 5 片＞錏板 4 片＞鐵板 1 片，阻隔率都在 55%以上。同一物質實物，
厚度愈大或愈多層時，阻隔率愈佳。
2. 鋁板也具有低頻電磁波阻隔效果，但與錏板和鐵板相比較弱許多。單 1 片鋁板厚度 0.3cm，只可阻隔約 16.25%的電磁波；3 片鋁板（厚度 0.9cm）的電磁波阻隔效果，
與單一片錏板（厚度 0.03cm）相當。
3. 鍍漆的書檔鐵板和鐵網為同一物件的 L 型二面，板狀部份比網狀部分具有更佳的電 磁波阻隔效果。板狀可阻隔 40%的電磁波，網狀只可阻隔 11.25%的電磁波。
4. 鋁箔紙、透明膠片、備長炭原支、備長炭顆粒、紫水晶座、白水晶顆粒、仙人掌和 蘆薈等作為阻隔物時，都不會造成電磁波數值的變化，都無法阻隔電磁波。
（五） 討論
1. 本實驗發現，物質實物對於低頻電磁波的阻隔效果，依序是鐵板＞錏板＞鋁板，而 且同一物質厚度愈厚或愈多層，阻隔效果愈佳。不過，同屬於金屬的鋁箔紙卻完全 不具阻隔效果。查詢網路資訊，多宣稱金屬或有良好導電性的物質，可以有效阻隔 電磁波。本研究所選取的鐵、鋁（含鋁箔紙）、備長炭（碳）等三類導電性物質，
只有鐵板和鋁板可以阻隔低頻電磁波，但鋁箔紙和備長炭並無阻隔效果。這項結果 相當令人困惑。究竟物質導電性與電磁波阻隔率是否有直接關聯？還是因為測量的 電磁波頻率—低頻或高頻有所不同？有必要進一步探討。
2. 本實驗發現戶外小瓦斯爐防風擋板的錏板（鍍鋅鐵板）阻隔電磁波的效力很好，整 組錏板由 6 片相連接層疊，可有效阻隔 63.75%的電磁波。不過，將 6 片張開環繞底 座時，可能因為在檯燈底座前方阻隔電磁波的也只有單 1 層而已，因此所呈現的阻 隔率也與單 1 片測試時相同。
3. 因錏板本身為鍍鋅鐵板，與外層鍍漆的書檔鐵板和鐵網都是鐵製品，都具有良好的 電磁波阻隔率。顯示鐵製品似乎可與其他物質混合，或由其他物質包覆後，仍具有 良好的電磁波阻隔率。鐵網的格狀空隙仍可讓電磁波直接穿透，因此阻隔效果與鐵 板相較減弱許多。此外，三者均可吸附磁鐵，具良好的磁力，因此本研究將進一步 探討物質導磁性與低頻電磁波阻隔率的關聯。
4. 本研究選擇用水晶、仙人掌和蘆薈進行測試比較，一方面是網路傳言水晶和多肉植
物都有電磁波阻隔效果，二方面是參考第 46 屆國小組科展佳作的實驗結果發現仙 人掌和蘆薈具有較佳的電磁波阻隔性。然而，本實驗結果並未顯示出電磁波阻隔效 果。推測該實驗用的是小型吹風機，數值並不穩定，可能因此影響實驗數據，不過，
還是需要進一步研究確認。
5. 由於本實驗結果，與許多網路可搜尋到的研究結果和科展作品結論截然不同。我們 經過多次討論後，決定再以手機的高頻電磁波進行類似實驗，以解開高、低頻電磁 波與導電性、導磁性的關係之謎。
實驗四 各類物質實物對於高頻電磁波的阻隔效果
（一）實驗目的：探討各類物質實物對於高頻電磁波是否具有阻隔效果。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：手機與電磁波測試器之間放置各類物質的實物作為阻隔物。
2. 保持不變變因：高頻電磁波測試器、Nokia 手機、Samsung 智慧型手機、測試器與手 機的距離。
3. 應變的變因：高頻電磁波數值，單位為mW/ ㎡（毫瓦特/平方公尺）。
（三）實驗步驟：
1. 由於實驗二發現 Nokia 手機高頻電磁波在 2cm~30cm 都是 1827 mW/㎡，且因部分測 量物質厚度大於 2cm 或接近 3cm，因此以 4cm 作為固定測量距離。
2. 在 Nokia 手機和高頻電磁波測試器中間，放入本研究各類物質的實物作為阻隔物，
測量由另一支手機撥通且鈴響後 5 秒內的電磁波最大數值，計算三次測量的平均 值，最後計算阻隔率。
固定支架後以錏板測試 讀取電磁波測試數值 固定支架後以鋁板測試
以備長炭阻隔電磁波 以紫水晶座阻隔電磁波 以 12 層鋁箔紙阻隔電磁波
以備長炭顆粒阻隔電磁波 以白水晶顆粒阻隔電磁波 以仙人掌阻隔電磁波
（四）實驗結果：
無阻隔 錏板
1 片 0.03cm
2 片 0.06cm
3 片 0.09cm
4 片 0.12cm
5 片 0.15cm
6 片 0.18cm
1 片環 繞底座 一 1827 578.0 578.0 515.1 364.7 364.7 205.0 1153 二 1827 648.0 515.1 364.7 515.1 289.7 258.1 1153 三 1827 578.0 459.1 459.1 364.7 258.1 230.1 1153 平均值 1827 601.3 517.4 446.3 414.8 304.2 231.1 1153 阻隔率 67.09% 71.68% 75.57% 77.30% 81.41% 87.35% 36.89%
鐵板 鋁板 鍍漆書
檔鐵板
鍍漆書 檔鐵網 1 片
0.15cm
2 片 0.3cm
3 片 0.45cm
1 片 0.3cm
2 片 0.6cm
3 片 0.9cm
1 片 0.1cm
1 片 0.1cm 一 648 459.1 364.7 515.1 145.1 79.7 1827 1827 二 727 578.0 258.1 459.1 205.0 64.8 1827 1827 三 727 459.1 364.7 364.7 230.1 85.4 1827 1827 平均值 700.7 498.7 329.2 446.3 193.4 76.6 1827 1827 阻隔率 61.65% 72.70% 81.98% 75.57% 89.41% 95.81% 0.00% 0.00%
鋁箔紙 透明 膠片
備長炭 原支
備長炭 顆粒
紫水晶 座
白水晶 顆粒
仙人掌 蘆薈
12 層 0.01cm 2.8cm 200g 2cm 500g 3cm 3cm 一 91.6 1827 230.1 1827 1827 1827 1827 1827 二 85.4 1827 289.7 1827 1827 1827 1827 1827 三 79.7 1827 364.7 1827 1827 1827 1827 1827 平均值 85.6 1827 294.8 1827 1827 1827 1827 1827 阻隔率 95.31% 0.00% 83.86% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
（五）發現：
1. 所有測試的物質實物中，可有效阻隔 80%以上高頻電磁波的，包括鋁板 3 片＞鋁箔 紙 12 層＞鋁板 2 片＞錏板 6 片＞備長炭 1 根＞鐵板 3 片＞錏板 5 片。同一物質的 厚度愈大或愈多層，阻隔率愈佳。其中，鋁板 3 片厚度不到 1cm，可有效阻隔 95%
以上的高頻電磁波；而鋁箔紙 12 層厚度更小於鋁板，對於電磁波阻隔效果幾乎等
於鋁板 3 片。
2. 鍍漆書檔鐵板、鐵網、備長炭顆粒、紫水晶座、水晶顆粒、仙人掌和蘆薈都沒有阻 隔高頻電磁波的作用。
（六）討論：
1. 受測的物質實物中，不論厚度的話，對於高頻電磁波阻隔率最佳的依序是鋁板≧鋁 箔紙＞錏板＞備長炭＞鐵板。我們發現這些確實都是導電性物質。不過，這個實驗 結果與實驗三物質對於低頻電磁波的阻隔效果有很大的差異。最能有效阻隔高頻電 磁波的物質（鋁、鋁箔紙和備長炭），較少或不能阻隔低頻電磁波；鐵板則同時能 有效阻隔低頻和高頻電磁波。經查詢相關資料，我們了解到本實驗物質中，鋁的導 電性最佳，鐵具有導磁性，這促使我們進一步探討物質的電磁波阻隔率與導電性和 導磁性的關聯。
2. 本實驗結果顯示備長炭原支具有優越的高頻電磁波阻隔率。不過，備長炭顆粒同屬 導電性物質，卻幾乎沒有電磁波阻隔率。可能備長炭顆粒雖可導電，但顆粒之間孔 隙較大，高頻電磁波易直接穿透，因此無法有效顯現電磁波阻隔效果。
3. 水晶無論是紫水晶座或白水晶顆粒，以及仙人掌或蘆薈等多肉植物都沒有高頻電磁 波阻隔效果。可能因為上述物質都是不良導體，因此不具備阻隔高頻電磁波的功 能。本實驗結果應可駁斥網路傳言對於水晶和仙人掌等多肉植物電磁波阻隔力的誇 大說法。
實驗五 導電性物質粉末混合物對於電磁波的阻隔效果
（一）實驗目的：探討導電性物質粉末混合物對於低頻或高頻電磁波是否有阻隔效果。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：以導電性物質粉末混合物（乳膠漆和皂基）作為電磁波的阻隔物。
2. 保持不變變因：檯燈、低頻電磁波測試器、感應器到檯燈底座距離；高頻電磁波測 試器、Nokia 手機、Samsung 智慧型手機、測試器與手機的距離。
3. 應變變因：低頻電磁波數值，單位為 mG（毫高斯）；高頻電磁波數值，單位為mW/
㎡（毫瓦特/平方公尺）。
（三）實驗步驟：
1. 向化工原料行購買導電物質粉末鐵粉 500g、鋁粉 500g、鋅粉 500g、及備長炭粉 500g。
2. 製作粉末乳膠漆：
(1) 用電子秤量取鐵粉、鋁粉、鋅粉各 50g，乳膠漆各 50g。由於備長炭粉較輕，50g 份量太多，最後只取 25g。
(2) 將乳膠漆 50g 加水 20g（約 5:2）攪拌均勻後，分別將鐵粉、鋁粉、鋅粉、備長 炭粉，加入乳膠漆中攪拌均勻，以油漆刷塗刷於透明膠片上。待第一層乳膠漆 乾後，再塗刷一層，共計塗刷三層。
3. 製作粉末皂基：
(1) 用電子秤量取各類粉末 50g 與透明皂基各 100g。
(2) 將蘆薈以剪刀剪碎後，再以菜刀剁碎後成蘆薈渣，用電子秤量取 50g。
完全溶解，立即加入各類粉末/碎渣 50g 攪拌均勻，將已混合的粉末/碎渣和皂基 倒入長方形鋁箔容器中，室溫放涼後，再放入冰箱約 5 分鐘，使混合物快速凝 結成固體狀。
(4) 將已凝固的各類粉末/碎渣皂基混合物從鋁箔容器取出，放入透明塑膠袋中備用。
4. 測量低頻電磁波和阻隔率：將各類物質粉末混合物放在檯燈底座和感應器中間作為 阻隔物，測量電磁波數值，再計算電磁波阻隔率。
5. 測量高頻電磁波和阻隔率：在 Nokia 手機和高頻電磁波測試器中間，放入各類物質 粉末混合物作為阻隔物，測量由另一支手機撥通且鈴響後 5 秒內的電磁波最大數 值，再計算電磁波阻隔率。
用電子秤量取粉末 50g 用電子秤量取乳膠漆 50g 乳膠漆加水與粉末混合均勻
以油漆刷塗佈於透明膠片 用吹風機吹乾 測量粉末漆的電磁波
用電子秤量取粉末 50g 用電子秤量取皂基 100g 皂基隔水加熱後倒入粉末
將粉末與皂基攪拌均勻 做成備長炭皂基 測量粉末皂基的電磁波
（四）實驗結果：
導電性物質粉末混合物的低頻電磁波阻隔效果
鐵粉漆 鋁粉漆 鋅粉漆 備長炭
粉漆
鐵粉皂 基
鋁粉皂 基
鋅粉皂 基
備長炭 粉皂基
蘆薈渣 皂基
一 7.9 8 8 8 7.5 8 8 8 8
二 7.9 8 8 8 7.5 8 8 8 8
三 7.9 8 8 8 7.5 8 8 8 8
平均值 7.9 8 8 8 7.5 8 8 8 8
阻隔率 1.25% 0.00% 0.00% 0.00% 6.25% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
導電性物質粉末混合物的高頻電磁波阻隔效果
鐵粉漆 鋁粉漆 鋅粉漆 備長炭
粉漆
鐵粉皂 基
鋁粉皂 基
鋅粉皂 基
備長炭 粉皂基
蘆薈渣 皂基 一 916.0 1153.0 1153.0 727.0 1827 1827 1827 1827 1827 二 916.0 1451.0 1451.0 648.0 1827 1827 1827 1827 1827 三 727.0 916.0 1451.0 578.0 1827 1827 1827 1827 1827 平均值 853.0 1173.3 1351.7 651.0 1827 1827 1827 1827 1827 阻隔率 53.31% 35.78% 26.02% 64.37% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
（五）發現
1. 在低頻電磁波阻隔效果方面：四種導電性物質粉末與乳膠漆的混合物中，只有鐵粉 漆有些微的阻隔率，約僅 1.25%。各類導電性物質粉末與透明皂基的混合物中，只 有鐵粉皂基有阻隔效果，約可阻隔 6.25%的低頻電磁波。其餘各類物質粉末與乳膠 漆或透明皂基製成混合物，都沒有顯現阻隔效果。
2. 在高頻電磁波阻隔效果方面：四種導電性物質粉末與乳膠漆的混合物，都有明顯的 高頻電磁波阻隔效果，阻隔率強弱依序是備長炭粉漆＞鐵粉漆＞鋁粉漆＞鋅粉漆。
然而，四種導電性粉末皂基都沒有阻隔效果；蘆薈皂基也沒有阻隔效果。
（六）討論
1. 在低頻電磁波阻隔效果方面：
(1) 四種導電性粉末與乳膠漆或皂基的混合物中，只有鐵粉漆和鐵粉皂基使電磁波數 值出現較明顯的變化，以阻隔率而言，只有 1.25%~6.25%，不到一成。可能因為 鐵粉重量都只有 50g，阻隔率相對較弱。
(2) 其他粉末的乳膠漆或皂基混合物，都未使電磁波數值出現變化，沒有阻隔效果。
比較令人困惑的是鋁粉，在實驗三中，鋁板對於低頻電磁波具有部分阻隔率，但 鋁粉末混合物卻沒有阻隔效果。我們推測鋁板較厚且重，阻隔率卻遠低於較薄且 輕的鐵板，因此當鋁粉重量太輕時，可能不足以產生阻隔效果。
2. 在高頻電磁波阻隔效果方面：
(1)四類導電物質粉末與乳膠漆混合物對於高頻電磁波都有相當程度的阻隔率，且備 長炭粉漆的阻隔率還明顯高於其餘三種粉漆。這讓我們感到驚奇，由於備長炭粉 較輕，在製作乳膠漆時，只有放 25g 的重量，是所有粉末漆中最輕的，但對於高
頻電磁波阻隔效果卻最好，似乎值得未來進一步探究。
(2)導電物質粉末與皂基的混合物並未出現電磁波阻隔效果，這也令我們好奇。同樣 是混合物，乳膠漆有效，但皂基沒效，怎麼會這樣呢？我們推測可能是因為導電 物質粉末與皂基混合物孔隙較多，高頻電磁波可直接穿透，所以無法有效阻隔。
3. 我們仿照第 46 屆國小組科展作品使用透明皂基製作混合物。該研究發現仙人掌和 蘆薈皂基具備良好的電磁波阻隔率。然而，本實驗雖只選擇以蘆薈碎渣作成皂基混 合物作為比較，但實驗結果與該研究發現明顯不同，無論是對於低頻或高頻電磁 波，蘆薈皂基都沒有出現明顯的阻隔效果。這個實驗結果與本實驗三和四以仙人掌 和蘆薈實物作為阻隔物時是一樣的，應該可以判斷仙人掌或多肉植物對於低頻或高 頻電磁波都沒有阻隔效果。
4. 我們在考慮用什麼物質來和導電性物質粉末混合，乾後可以凝固成型，又不會影響 物質粉末本身的電磁波阻隔效果時，試過了紙黏土、白膠、壓克力膠和糯米粉等，
效果都不理想，不是糊成一團，就是非常黏手。正好有一位成員看到電視報導有人 用德國進口的「備長炭漆」來粉刷牆壁，可以有效阻隔手機基地台的高頻電磁波，
所以我們決定用乳膠漆來做實驗。實驗結果也發現，乳膠漆確實是導電性物質粉末 的理想混合物，可使粉末充分凝結後，展現良好的高頻電磁波阻隔率。
實驗六 鋁箔紙對於高頻電磁波的阻隔效果
（一）實驗目的：探討不同厚度的鋁箔紙作為阻隔物，及以不同厚度鋁箔紙包覆手機 時，對於高頻電磁波的阻隔效果有何差異。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：鋁箔紙的厚度/層數。
3. 保持不變變因：高頻電磁波測試器、Nokia 手機、Samsung 智慧型手機、測試器與手 機的距離。
3. 應變的變因：高頻電磁波數值，單位為mW/ ㎡（毫瓦特/平方公尺）。
（三）實驗步驟：
1. 以組合工具將高頻電磁波測試器和 Nokia 手機固定於相距 4cm 處。
2. 將鋁箔紙以 1, 3, 6, 9, 12 的層數摺疊起來，放在手機和測試器中間作為阻隔物，測 量手機受話後 5 秒內的電磁波最大數值，計算 3 次測量的平均值，計算阻隔率。
3. 依據手機的長度，剪裁出一張鋁箔紙，將 Nokia 手機正反面包覆 1 層至 5 層，測量 手機受話後 5 秒內的電磁波最大數值，計算 3 次測量的平均值，計算阻隔率。
將鋁箔紙裁成手機的長度 將手機正反面包覆鋁箔紙 手機共包覆 5 層鋁箔紙
（四）實驗結果：
鋁箔紙摺疊作為阻隔物
1 層 3 層 6 層 9 層 12 層 一 727 578 230.1 182.7 91.6 二 916 459.1 258.1 115.3 85.4 三 727 578 258.1 145.1 79.7 平均值 790.0 538.4 248.8 147.7 85.6 阻隔率 56.76% 70.53% 86.38% 91.92% 95.31%
鋁箔紙包覆手機正反面
1 層 2 層 3 層 4 層 5 層 一 145.1 72.70 7.27 1.75 0.66*
二 182.7 53.94 7.79 1.52 0.68*
三 182.7 79.40 8.74 1.59 0.85 平均值 170.2 68.68 7.93 1.62 0.73 阻隔率 90.68% 96.24% 99.57% 99.91% 99.96%
備註 *手機未響鈴
（五）發現：
1. 將鋁箔紙以 1 層至折疊 12 層作為阻隔物時，發現只需薄薄 1 層鋁箔紙就可有效阻 隔 56.76%的高頻電磁波。而且鋁箔紙對高頻電磁波的阻隔率隨厚度增加而遞增。3 層鋁箔紙已有 70%以上的電磁波阻隔率，12 層鋁箔紙的電磁波阻隔率約為 95.31%，
相當優異。
2. 以鋁箔紙直接包覆手機正反面具有更佳的高頻電磁波阻隔效果。只將手機包覆薄薄 1 層鋁箔紙，就可有效阻隔掉 90.68%以上的高頻電磁波；而包覆至 3 層以上已可有 效阻隔 99.57%以上的電磁波。
3. 以鋁箔紙包覆手機正反面 5 層時，從電磁波測試器顯示窗可以發現數值變化，但前 兩次手機並未響鈴，10 秒後，另一支手機出現未撥通轉語音信箱的提示，第 3 次時 雖有響鈴，但電磁波數值仍相當小，可以有效阻隔原有電磁波數值的 99.96%以上。
（六）討論：
1. 由於實驗四發現 12 層鋁箔紙可以阻隔 95%以上的高頻電磁波，效果絕佳。於是再 以不同厚度的鋁箔紙進行阻隔效果和包覆手機的實驗。本實驗更發現只要用 1 層鋁 箔紙包覆手機正反面，對於高頻電磁波的阻隔率就高達 90%以上；包覆至五層時，
手機已無法響鈴，無疑是非常簡單有效的電磁波阻隔方式。
2. 不過，從實驗三可以知道鋁箔紙對於低頻電磁波完全沒有阻隔效果。由於鋁箔紙的 導電性甚佳但無導磁性，可以推論高頻電磁波阻隔率與物質的導電性有關，而低頻 電磁波應與導磁性有所關聯。
實驗七 各類物質的導電性
（一）實驗目的：探討各類物質導電性的強弱，與高頻電磁波阻隔率的關聯。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：作為電磁波阻隔測試標的之各類物質。
2. 保持不變變因：數位型三用電錶
3. 應變變因：電阻係數，單位為 Ωm（歐姆）。
（三）實驗步驟：
1.
將數位式三用電錶選擇鈕轉到Ω 檔範圍，選擇一個適當檔位（若範圍未知，先採最 大檔位）。用兩探針接觸測量物質，觀察顯示數值的變化，記錄數值範圍，共測量 3 次，計算平均值。測量實物都選擇三用電錶上 200 檔位（有蜂鳴），測量粉末乳膠 漆混合物轉到最大檔位 20M，測量粉末皂基混合物則選擇 200K 檔位。2.
根據所選擇的Ω 檔和顯示數值範圍的平均值，換算為電阻。例如，調整三用電錶的 Ω 檔至 ×1K，數值顯示為 50，則電阻為 50*1000=50000Ωm3. 一一測量本研究的各類物質實物和粉末混合物，計算電阻歐姆值，依據物質的電阻 係數，判斷導電性。電阻係數愈小的，導電性愈佳。
（四）實驗結果
錏板 鐵板 鋁板 鍍漆書檔 鋁箔紙 透明膠
內層鐵 鐵板 鐵網 片
一 0.1~0.3 0.4~2.7 0.1~0.2 0.5~3.8 N N 0.1~0.2 N
二 0.1~0.3 0.4~1.8 0.1~0.2 2.3~4.8 N N 0.1~0.2 N
三 0.1~0.3 0.3~1.3 0.1~0.2 2.1~8.7 N N 0.1~0.2 N
最大均值 0.3 1.12 0.2 5.77 N N 0.2 N
電阻 60 224 40 1154 ∞ ∞ 40 ∞
備長炭 備長炭粒 紫水晶座 白水晶粒 仙人掌 蘆薈 鐵粉漆 20M
鋁粉漆 20M
一 1.3~1.6 23.5~30.5 N N N N 0.04~17.81 N
二 1.3~1.8 18.4~34.2 N N N N 0.03~14.31 N
三 1.5~2.0 17.5~30.4 N N N N 0.96~17.43 N
最大均值 1.8 31.7 N N N N 16.54 N
電阻 360 6340 ∞ ∞ ∞ ∞ 330.8×106 ∞
鋅粉漆 20M
備長炭粉 漆 20M
鐵粉皂基 200K
鋁粉皂基 200K
鋅 粉 皂基 200K
備長炭粉
皂 基
200K
蘆薈皂基 200K
一 N 0.00~0.01 37.3~60.2 115.0~195.5 N 27.6~32.5 N 二 N 0.01~0.01 33.7~65.1 99.6~196.4 N 23.5~35.6 N 三 N 0.01~0.01 45.7~84.1 114.4~194.2 N 13.7~20.5 N 最大均值 N 0.01 69.8 195.37 N 29.53 N 電阻 ∞ 0.2×106 13.96×106 39.07×106 ∞ 5.91×106 ∞
（五）發現
1. 各類物質實物的電阻係數由小到大依序是鋁板和鋁箔紙＜錏板＜鐵板＜備長炭原 支＜書檔鐵板內層鐵和備長炭顆粒，都出現持續性蜂鳴。由於電阻係數小者導電性 佳，因此導電性依序為鋁板＝鋁箔紙＞錏板＞鐵板＞備長炭。
2. 導電性物質粉末乳膠漆混合物，電阻係數最小者是備長炭粉漆，其次是鐵粉漆，鋁 粉漆和鋅粉漆的電阻呈現無限大。因此，備長炭粉漆和鐵粉漆導電性較佳，鋁粉漆 和鋅粉漆是不良導體。
3. 導電性物質粉末皂基混合物，電阻係數最小者是備長炭粉皂基，其次是鐵粉皂基，
再次是鋁粉皂基，鋅粉皂基和蘆薈皂基的電阻呈現無限大。因此，備長炭粉皂基、
鐵粉皂基、鋁粉皂基三者導電性較佳，鋅粉皂基和蘆薈皂基則是不良導體。
（六）討論
1. 從導電性物質實物的電阻係數來看，導電性依序是鋁＞鐵＞備長炭，與一般對於金 屬導電性排序的認知相同；本實驗結果也驗證了實驗四物質實物對於高頻電磁波阻 隔效果最佳的依序是鋁板、錏板（鍍鋅鐵板）和備長炭。顯然，物質對於高頻電磁 波阻隔率與導電性有高度正相關。
2. 從導電性物質粉末混合物來看，導電性依序是備長炭粉＞鐵粉＞鋁粉，同樣驗證了 實驗五粉末乳膠漆混合物的高頻電磁波阻隔率依序是備長炭粉漆＞鐵粉漆＞鋁粉 漆。顯然，物質粉末對於高頻電磁波阻隔率也與導電性有高度正相關。
3. 不過，導電性物質粉末混合物的導電性順序正好與物質實物相反。究竟實物與粉末 的物理特性有什麼異同？未來研究也許可以再針對這個部份進一步探討。
實驗八 各類物質的導磁性
（一）實驗目的：探討各類物質導磁性的強弱，與低頻電磁波阻隔率的關聯。
（二）實驗變因
1. 操縱變因：作為電磁波阻隔測試標的之鐵製品或鐵粉混合物。
2. 保持不變變因：強力磁鐵、自製磁力測量工具。
3. 應變變因：磁力強度，單位以指針在大型量角器上移動的刻度來顯示。
（三）實驗步驟：
1. 我們先用強力磁鐵測試本研究各項實驗物質是否具有磁力，確定只有錏板（鍍鋅鐵 板）、鐵板、書檔鐵板/網、鐵粉漆、鐵粉皂基等鐵製物質具有強至非常強的磁力。
因此以鐵製物質作為本實驗標的，進一步以自製磁力測量工具，測量磁力的強弱。
2. 自製磁力測量工具：以圖釘作為大型半圓形量角器的支點，將量角器以透明膠帶黏 貼在桌面上。以鋁線作為測量角度的準星，鋁線前端以膠帶黏牢強力磁鐵（直徑約 0.5cm），離磁鐵約 2 公分處以鐵釘鑿穿一個剛好可以讓圖釘穿過固定的小洞，作為 鋁線轉動的支點。為了避免鋁線轉動幅度過大時，會跳離圖釘，測試時由一名小組 成員以塑膠直尺輕按住支點。
3. 將鋁線另一端垂直定位在大型量角器 90°處。
4. 將測量標的物—錏板、錏板、鍍漆書檔鐵板、鐵粉漆、鐵粉皂基—緩慢向黏附強力
5. 計算鋁線另一端在大型量角器上移動的刻度，記錄為測量物質的磁力強度。
工具：鋁線/圖釘/強力磁鐵 自製工具測量鐵板導磁性 自製工具測量錏板導磁性
（四）實驗結果 鐵板
1 片
鐵板 2 片
鐵板 3 片
錏版 1 片
錏版 2 片
錏版 3 片
錏版 4 片
錏版 5 片
錏版 6 片 一 9° 12° 40° 11° 13° 20° 20° 20°
二 9° 19° 40° 10° 20° 20° 21° 21°
三 9° 13° 40° 10° 20° 25° 20° 20°
平均值 9° 14.67° 40° * 10.33° 17.67° 21.67° 20.33° 20.33°
書檔鐵板 鐵粉漆 鐵粉皂基 50g+50g
鐵粉皂基 100g+50g
一 12° 5° 6° 12°
二 19° 5° 8° 10°
三 15° 6° 9° 10°
平均值 15.33° 5.33° 7.67° 10.67°
*錏板 1 片可能因重量較輕而被強力磁鐵吸附過去，鋁線無法出現正常移動，故未記錄 移動刻度。
（五）發現
1. 本研究所採用的鐵製物質中，以鐵板 3 片的磁力最強，其次是錏板 4~6 片，再其次 是書檔鐵板。
2. 鐵粉混合物的磁力，以 100g 鐵粉皂基＞50g 鐵粉皂基＞鐵粉漆。
（六）討論
1. 自製磁力測量工具有相當高的穩定度和信效度。一般而言，含鐵量較多、或較多片 鐵製物質疊合時，具有較強的磁力。
2. 對照實驗三和實驗五研究結果，物質對於低頻電磁波阻隔率依序是鐵板＞錏板＞鋁 板＞鐵粉皂基＞鐵粉漆。除鋁板不具導磁性之外，物質對於低頻電磁波的阻隔率，
基本上與物質的導磁性成正相關，也就是說，導磁性愈強者，對於低頻電磁波的阻 隔率愈強。
伍、綜合討論
一、低頻與高頻電磁波的性質異同
由於本研究實驗一和實驗二的結果顯示，無論是低頻或高頻電磁波都會隨著距離 增加而減弱。只是，高頻電磁波的強度和輻射範圍都比低頻電磁波來得更強和更廣，
隨距離遞減的幅度相對較小。而且從各類物質對於電磁波阻隔效果的實驗，也發現同 樣物質對於低頻和高頻的阻隔效果大不相同。都讓我們確信低頻和高頻電磁波具有相 當不同的性質。雖然，無論何種電磁波，都會隨著距離的增加而快速地變弱（行政院 衛生署國民健康局，2007），為了自己的健康著想，還是應該致力於將電磁波阻隔在 安全範圍之外。
二、物質對於高低頻電磁波阻隔率的比較
對照各項實驗結果發現，可有效阻隔低頻電磁波的物質大多具有較佳的導磁性，
且物質對於低頻電磁波的阻隔率與其導磁性成正相關，導磁性愈佳者，對低頻電磁波 的阻隔效果愈佳；可有效阻隔高頻電磁波的物質幾乎均具有導電性，且物質對於高頻 電磁波的阻隔率與其導電性成正相關，導電性愈佳者，對高頻電磁波的阻隔效果愈佳。
同一物質對於電磁波的阻隔率，與其厚度成正比。此外，鋁箔紙與備長炭原支都是良 導體，有極佳的高頻電磁波阻隔效果，卻無法阻隔低頻電磁波；而外層鍍漆的書檔鐵 板和鐵網為不良導體，無法阻隔高頻電磁波，但有極強的低頻電磁波阻隔率。顯示高 頻電磁波阻隔率與物質的導電性有關，低頻電磁波阻隔率則與物質的導磁性有關。將 二類物質加以結合，開發多層次的阻隔物質，可能會是未來的重要研究方向。
三、導電性和導磁性的測量
本研究同時探究物質的導電性、導磁性和電磁波的關聯，因此，對於物質導電性 和導磁性的測量也下了一番功夫。為了確認各類物質的導電性，本研究運用三用電錶 來測量電阻值，不過，由於各類物質的電阻值差異甚大，必須調整不同的檔位，再將 測量到的數值經過換算，程序繁複。至於各類物質的導磁性，小組成員和指導老師集 思廣益、畫設計圖、組裝測試、一再修正改良後，終於以強力磁鐵、鋁線、圖釘、大 型量角器組成簡易的自製磁力測量工具， 而且測量到的鐵製品磁力都相當一致穩定，
更讓我們覺得非常有成就感。未來應可進一步開發成更為精密的磁力測量工具，以利 相關研究的進行。
陸、結論
綜合各項實驗結果與討論，歸納下列各項主要結論：
1. 無論是低頻或高頻電磁波的強度，都會隨著距離增加而減弱。
2. 導磁性物質對於低頻電磁波具有阻隔效果；導電性物質對於高頻電磁波具有阻隔效 果。物質對於低頻或高頻電磁波的阻隔率，與物質厚度成正比。
3. 導電性物質粉末混合物具有相當程度的電磁波阻隔效能。
5. 物質的導電性與其對於高頻電磁波的阻隔率成正相關。
6. 物質的導磁性與其對於低頻電磁波的阻隔率成正相關。
本研究結論一方面修正網路傳言，將「物質導電性愈佳者，電磁波阻隔性愈佳」之 說法限縮於「高頻電磁波」，證實鋁、鐵、備長炭等導電性物質都能有效阻隔高頻電磁 波；二方面進一步提出「物質導磁性愈佳者，低頻電磁波阻隔性愈佳」的論點，證實 鐵製品等導磁性物質能有效阻隔低頻電磁波；三方面也以實證數據駁斥網路傳言，並 無任何有力證據支持水晶或多肉植物可有效阻隔高頻或低頻電磁波。
柒、參考資料
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