科學的雙生兒 從理論與實踐認識電磁學

科學的雙生兒 從理論與實踐認識電磁學

 

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鐵粉展示出來的3D磁場線  

 

磁場因為肉眼不能看見,所以較抽像,亦較難教導小朋友。如能實質看見磁場,會有助解說相關理論。要看磁場線 ,就要借助鐵粉。使用鐵粉,可將磁場線以2D、甚至3D形式展示出來。概念是以磁場線開始,教導學生磁場的種種 不同特性。

 

沒有考試,沒有指定答案
事實上,電磁學在生活上已有很多廣泛使用,例如可用於電磁鐵起重機、電動摩打、發電機、揚聲器、咪高峰等。 甚至很多簡易的應用,在班房中也可示範,並讓同學自行實驗。透過探索過程去學科學,是學習的一個有效途徑。

在興趣班中,因沒有要應付考試的壓力,所以更能讓學生有機會發揮,透過種種實驗去進行更多探索。例如其中一 個有趣的實驗是要學生估計一個9V電池能轉化成多大的力量?答案學生往往意想不到。

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電池轉化成的力能提起多少張座椅呢?答案是近十張座椅的重量。  

 

自製摩打,學物理原則
了解磁場基本特性後,我們一般會教導學生自製簡易電動摩打。過程只需要少量銅線、電池和小磁石便可以,製作簡易,但能清晰解說電動摩打之原理。在完成製作摩打後,測試甚麼因素可影響電動摩打之轉速,亦是中學物理課堂必學的內容。我們會讓同學改動電動摩打中的電池數目、電線圈的數目、磁鐵的大少以測試所產生之變化。

 
導師示範簡易摩打運作。  

 

生活實例,引導興趣發展
談及電磁學的應用,還有磁浮原理。磁浮列車是電磁學中的一樣高端應用,現今不同國家都仍在研究及改善,他們希望提升技術,使磁浮列車在速度、效能、經濟效益更多,最終甚至可普及應用。在課堂中,我們會以工具簡單展示磁浮之原理,並透過趣味實驗,就能簡單體驗磁浮之原理,此時輔以理論解說,可達致良好的學習效果。

另一個重要實踐是變壓器(火牛)的應用,我們也會透過實驗詳細解說。變壓器在我們日常生活中隨處可見,班上會拆解變壓器,展示其內部結構,並解說其與交流電之關係。

電磁學是一門高深學問,但透過實驗探索,及深入淺出的講解能有效教導學生理解這門學問。而透過實驗所培養的探索精神,更是我們所重視的。使學生敢於嘗試和勇於創新。這正是我們希望培育下一代應用的特質。

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借助磁力在空中浮起的陀螺,簡單好玩。 示範變壓器在輸電系統中的功用。