 磁鐵簡史 磁鐵簡史

課程名稱：磁鐵與磁場 課程名稱：磁鐵與磁場

編授教師：

中興國中 楊秉鈞

 磁鐵簡史

 磁鐵簡史：

磁鐵簡史

（ 1 ）磁鐵礦的發現：

 西元前 800 年，古希臘人發現某礦石吸引鐵器  在今美索尼西亞（ Magnesia ）古城發現磁石  可以吸引鐵器的物體，稱為 。磁鐵

magnet

magnetite 

 磁

磁鐵礦

4 3O Fe

 磁鐵簡史：

磁鐵簡史

（ 2 ）戰國時期的「司南」：

磁勺是用天然磁石磨成，勺頭指北、勺尾指南 （ 3 ）北宋時期的「指南魚」、「指南針」：

 木製浮魚，內含磁石，魚尾指北、魚頭指南  磁化後的磁針

磁石

水

司南 指南魚 指南針

 均有自由旋轉環境

 磁鐵簡史：

磁鐵簡史

（ 4 ）地球是個大磁鐵：

英國人 吉爾伯特首先發現地球具有磁性，並提出假想地球內部就 有一塊大磁鐵的概念

地磁北極

地理北極

地磁南極

地理南極 William Gilbert

吉爾伯特 1544 － 1603

 磁鐵簡史：

磁鐵簡史

（ 5 ）生活中的指北針（指南針）：

 指南針（指北針、 羅盤）

南 北

向

 磁鐵的性質

磁鐵的性質

 磁鐵的性質：

（ 1 ）磁鐵的磁極：自由轉動的磁針，指向南北向

 磁鐵指向北方的一端，稱為 極或 極  磁鐵指向南方的一端，稱為 極或 極 （ 2 ）磁鐵磁力：

 磁力屬於超距力

 磁極同極相斥、異極相吸

北 North 南 South

指北 N 指南 S

異極相吸

同極相斥

N 極

S 極

物理性質

磁鐵的性質

 磁鐵的性質：

（ 3 ）磁鐵磁場強度：以 最強， 最弱兩極（ N 及 S

極） 中央區

（媒體： 1， 19” ）

中 央

區

兩 極

磁鐵的性質

 磁鐵的性質：

（ 4 ）磁極 N 、 S 必成對出現：磁極 N 、 S 不能單獨存在  磁鐵折斷後，由斷面靠近時， 吸引或排斥

N N

S S 不一定

N S N

S

N

S S N

吸引

排斥 吸引

吸引

N S

磁鐵的性質

 磁鐵的性質^：

 討論：

 向磁軸（ N 、 S 連線）縱切  產生新磁極  向磁軸（ N 、 S 連線）橫切  產生新磁極

N S

S N N S

N S

N S

會 不會

縱切 橫切

 磁性物質與磁化

 磁性物質：

磁性物質

（ 1 ）磁性物質：能被磁鐵 的物質（能被磁鐵所吸引的物質）

 含有 、 、 元素者，能被磁鐵所磁化

 非磁性物質：不能被磁鐵磁化的物質（不能被磁鐵吸引的物 質）

Fe Co Ni 磁化

（媒體： 1， 3’11” ； 2

， 4’43” ）

磁性物質：鐵鈷鎳

磁性物質 磁鐵

磁鐵磁化磁性物質時 磁性物質

磁性物質未磁化前

S N S N

 磁化與磁性物質：

磁化

（ 2 ）磁化：

 意義：磁鐵吸引磁性物質，使磁性物質近端生成 ， 遠端生成 的現象。

 磁化討論：

異名極 同名極

（磁分子排列整

齊） （磁分子排列散

亂）

化為磁鐵

物質的磁分類

 磁性物質：

（ 3 ）物質的磁分類：

 永久磁鐵（硬磁鐵）：鋼釘（鋼）

 不易磁化，但磁化後磁性不消失。

 暫時磁鐵（軟磁鐵）：鐵釘（熟鐵）

 易磁化，但磁化後磁性即刻消失。

能否被磁化？

○

X

磁化難易與磁性保存時間？

易磁化、易消磁

不易磁化、不易消磁

（媒體： 1， 59” ； 2

， 2’4” ）

範例解說

1. 兩根形狀、大小、長短均相同，而且沒有任何標記的金屬棒。

大雄不藉其他工具，判斷這兩根金屬棒是否具有磁性，並能分辨 出來，他的方法如下：

 將兩根金屬棒貼標籤，標明甲、乙。

 將兩根金屬棒互相靠近，發現兩棒僅能互相吸引，但不能互 相排斥。

 將兩棒排成如（ a ），可互相吸引而不脫落。

 將兩棒排成如（ b ）， 則不能相吸而脫落。

則甲、乙兩棒何者具有磁性？ 。

甲

（ a 乙

） 甲

乙

（ b ）

 一為磁鐵、一為金屬棒

 甲不是磁鐵 乙

範例解說

2. 圓盤形磁鐵如圖甲，今將其縱切如圖乙和橫切如圖丙；則：

 縱切後的兩塊磁鐵：

A 為 極， B 極， C 極， D 極。

 若將縱切的兩塊磁鐵再重合時，會互相 。  橫切後的兩塊磁鐵：

A 為 極， B 為 極， C 為 極， D 為 極。

 若把橫切後的兩塊磁鐵再重合，會互相 。

S N S N

S N S N

吸引

S S

N N

S N S N

排斥

範例解說

3. 一磁鐵將鐵釘甲、乙吸引，如圖，則：

 乙鐵釘的尖端為 極。

 若將磁鐵移除，鐵釘甲或乙，何者仍有磁性？ 。

SN

S

S

N

均無

 磁場與磁力線

 磁場：

磁場

（ 1 ）場的意義： 作用的空間  磁場  電場  重力場

（ 2 ）磁場：

 磁場形成 ：有磁性者在其周圍建立磁場

 距離近，磁場 （ F 與 反比）。

 磁場影響：磁性物質進入磁場中受其影響 超距力

強 r²

磁力線的意義與觀察

 磁力線：

（ 1 ）意義：磁場中的鐵粉受磁力作用而串連的曲線，稱為 。

（ 2 ）觀察：磁棒上墊壓克力板，以鐵粉灑在其上，輕敲後圖形顯現 磁力線

（媒體： 1， 3’38” ； 2

， 20” ）

（減少摩擦力）

磁力線觀察

 磁力線：

（ 2 ）觀察：磁棒上墊壓克力板，以鐵粉灑在其上，輕敲後圖形顯現

 條形磁鐵  U 形磁鐵

磁力線觀察

 磁力線：

（ 2 ）觀察：磁棒上墊壓克力板，以鐵粉灑在其上，輕敲後圖形顯現

 同名極相對  異名極相對

似有分界線 好似牽手

（ 1

， 17” ）

（ 1

， 20” ）

磁場的方向

 磁力線：

（ 3 ）磁場的方向：

 磁場方向探討：

將小磁針置放於磁場中，小磁針受磁力而發生偏轉

F _？

F _？

（媒體： 1

， 1’52” ）

定義 N 極指向

磁場的方向

 磁力線^：

（ 3 ）磁場的方向：

 磁場方向的定義：

 磁針在磁場中的 為其受力方向  磁力線上任一點的磁場方向為其 方向

 由磁鐵 極指向 極（磁鐵內部由 極指向 極）

N 極指向

切線

N S S N

常見磁場的磁力線示意圖

 磁力線^：

（ 4 ）常見磁場的磁力線示意圖：磁力線  。

由磁鐵 極出發經外部回到磁鐵 極，再由 S 極經磁鐵 內

部回到 N 極，形成一封閉平滑的曲線，彼此絕不相交  條形磁鐵：  U 形磁鐵：

N S

N 出 S 入

常見磁場的磁力線示意圖

 磁力線^：

（ 4 ）常見磁場的磁力線示意圖：磁力線  。

N N N N

N

N

N N

N 出 S 入

S S S S

S

S

S S

（媒體： 1 ； 2

， 1’42” ）

立體磁力線示意圖

 磁力線^：

（ 5 ）磁場的立體磁力線示意圖： （媒體： 1

， 1’09” ）

立體磁力線示意圖

 磁力線^：

（ 5 ）磁場的立體磁力線示意圖：

Fig. from ： Virginia Polytechnic Institute and State University http://www.phys.vt.edu/~demo/demos/e42.html

（媒體： 1， 33” ； 2

， 1’57” ）

磁鐵的保存

 磁力線^：

（ 6 ）磁鐵的保存：

 減弱磁力的動作： 、 。

 磁鐵之保存： 相對，並使磁力線多分布於磁鐵或鐵片內 敲打（或磨成粉末） 加熱

N

S

N S

N S N S

N S S N

N

S N

S

敲打或加熱

（媒體： 1， 2’46” ； 2， 1’11” ； 3， 10’5” ； 4

， 4’30” ）

甲

N

S 異名極

磁力線性質整理

 磁力線：

（ 7 ）磁力線性質整理：

 磁力線的疏密程度，可判斷該處磁場的強弱。

 在兩極處，磁力線最密集；離兩極越遠，磁力線越疏鬆。

 磁鐵形成的磁場，範圍為周圍的三度空間，而不只一平面上。

 任兩條磁力線，永不相交。

 磁針在磁場中所受磁力的方向：

定義為磁針 N 極所指的方向（切線），為該點磁場的方向。

 磁力線由磁鐵 N 極出發經外部回到磁鐵 S 極再由 S 極經磁 鐵內 部回到 N 極，形成一封閉平滑的曲線。

磁場中磁針指向之判斷

N S

● ●

●

●

●

●

●

●

●

●

 磁場中磁針指向之判斷：

 判斷原則： ； 。

（ 藍點位置放置磁針 ）

投影磁力線 順向作切線

S N

S N

範例解說

1. （ ）附圖為一直線上之兩磁棒所繪製成的磁力線圖樣，

下列有關各磁極的磁性，何者正確？

　 (A) A 為 S 極　 (B) B 為 N 極　 (C) C 為 S 極　 (D) D 為 S 極。

2. （ ）一支鐵釘放在二支條形磁鐵附近， A 、 B 與 C 、 D 分別 為兩

磁鐵的磁極，箭頭表示磁力線的方向，如附圖所示。若 於

此情況下，鐵釘的 E 端會吸引指南針的 S 極，則下列敘 述

何者正確？　 (A) A 端為 N 極、 C 端為 N 極　 (B) B 端 為 N

極、 C 端為 N 極　 (C) A 端為 S 極、 D 端為 N 極　 (D) B 端為 S

極、 D 端為 N 極。

N S S N

C

S S N S N

N

D 同名極

N 出 S 入

同名極

S

N

甲 乙

範例解說

3. （ ）如圖所示為三條磁鐵及磁力線的分布情形，則 下列敘述何者正確？　

( Ａ ) B 端為 S 極 ( Ｂ ) C 端為 N 極 ( Ｃ ) D 端為 N 極 ( Ｄ ) E 端為 N 極。

D

S N S S N

4. （ ）如圖中，磁針受磁場的作用向逆時鐘方向轉動，則下列敘 述何者正確？　 ( Ａ ) 甲為磁針的 S 極，乙為 N 極 ( Ｂ ) 甲 為磁針

的 N 極，乙為 S 極 ( Ｃ ) 甲、乙皆為磁針的 S 極 ( Ｄ ) 甲、乙皆為

磁針的 N 極。

A

S N 同名極

異名極

範例解說

5. 如圖棒形磁鐵的四周有四個位置甲、乙、丙、丁，若置放小磁針時， 則其指針偏向如何？

S N

●

●

● ●

甲

乙 丙

丁

甲位置 乙位置 丙位置 丁位置

 地球磁場

N

S

磁針為何指向南北向



磁針為何指向南北向：

（ 1 ）磁針指向南北向的原因：磁針受 磁場（ ）的影 響

 在南北向必有地球磁場的 通過

地球 地磁

N _磁力線

N S

磁力線

地磁北極

地理北極

地磁南極 地理南極



磁針為何指向南北向：

（ 2 ）地磁發現者：西元 1600 年，英國人吉爾伯特

 地球磁場假想圖  自轉軸與磁軸並未重合，夾角約為 11.5  地理南、北極：地球的 和地表的兩個交點。

 地磁南、北極：地球的 和地表的兩個交點。

 地球磁場所形成的磁力線，由 半球指向 半球  假想磁棒的 N 、 S 極： 。

 地球具有磁場的證據：

 地表磁針指南北向

 兩極有極光現象

磁針為何指向南北向

自轉軸

假想磁棒磁軸 南 北

N 下、 S 上

（媒體： 1 ， 2， 2’47” ； 3

， 1’52” ）（媒體： 4， 20” ； 5

， 1’22” ）

（非正北）

1300 kM

自轉軸 磁軸

地 球 磁 場 假 想

圖

軸 自轉

地理南極 軸

地理北極

地磁南極 地磁北極

N S

 地球磁場所形成的磁力線，由 半球指向 半球^{南 北}

極光

（媒體： 1

， 10’05” ）

課程結束