2011年3月8日 星期二

交流電磁鐵的應用

交流電磁鐵的應用
壹、前言
日前筆者撰寫了有關「交流電磁鐵的迷思」一文,希望可以協助老師與學生澄清有關交
流電的一些迷思概念。其實在現實生活中有關交流電磁鐵的應用不少,最早在1887 年特斯拉
(Nikola Tesla,1856~1943,圖1)就發明了最早的無電刷交流電感應馬達(brushless
alternating current induction motor), 並開啟了交流電傳輸的新紀元,但這些事情在中
小學的自然課本中卻鮮少提及,讓孩子們失去了一些欣賞科學神奇與科學之美的機會。
在此筆者設計了一些有關交流電磁鐵的簡單應用,希望可以在教學中增加一些學習的樂
趣。
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2011年3月3日 星期四

綠能源教育

綠能源教育
壹、 設計動機
一直以來,每當和朋友介紹自己是理化老師時,大家幾乎都露出一付不可思議的表
情;「你教那麼難的科目喔!我國中的時候理化最爛了。」「你怎麼會教理化?學那些以
後又用不到!」似乎對大部分的人而言,總覺得國中理化(自然與生活科技)是一門枯燥
又艱深的科目,唯恐避之不及,怎麼可能還會喜歡它!但,真的是如此嗎?
在我們生活週遭,無時無刻都會接觸到自然科學;上學要騎腳踏車;聽隨身聽要用
電池;連開個門都要用到物理原理,誰說科學離我們很遠!科學就是我們身旁的一草一
木,就是我們生活中每天要面對的每件事,怎麼說會用不到?怎麼會讓這麼多的孩子對
它失去興趣,望之卻歩。也許,我們可以將原因歸咎於教育的環境、升學的壓力、家庭
的背景、先天的才能……還是根本就是我們一直不敢去面對的原因;「老師把我們的興趣
教到不見了。」
相信每個人都喜歡看魔術表演,原因很簡單;因為它有趣。其實說穿了魔術不就是
「科學」與「手法」的結合,為什麼用魔術來呈現科學大家非但不排斥還趨之若鶩,教
學也應該是如此;尤其是自然科。如果老師能將嚴肅的科學原理稍微包裝之後,呈現出
來的效果會讓老師自己都大吃一驚!筆者一直希望以這樣的方式來教授自然科學,讓科
學回歸實驗的本質;讓孩子重新體會科學的樂趣。
近幾年來國內外教育學者普遍性重視科學實驗的重要性(張惠博,1993),九年一貫
課程綱要中更進一步強調「主動探索與研究」, 希望可以激發學生好奇心及觀察力,主動
探索和發現問題,並積極運用所學的知能於生活中。教育的目的在幫助學生透過學習達
到更好的生活適應,而學生的學習通常就發生在日常生活之中,學生的邏輯思考和抽象
推理能力隨著年齡增長漸趨成熟,對於外在世界的探索認知,逐漸脫離自我為中心的觀
點,採取「客觀性」的科學方法,進行相關資訊的搜集、分析與解釋。其中若可以讓實
驗教學生活化,藉由這些實驗與活動,培養學生的科學興趣、熟練實驗方法。有鑑於此,
國內諸多教育學者積極研發許多演示實驗教具,如中央大學及東吳大學等,均有不錯的
成果發表,每年更有許多場次的教學研討會針對這樣的演示實驗進行討論。劉朝福(2003)
亦指出演示實驗是保證教學質量的重要環節,重視和研究演示實驗教學,可以提高中學
物理教學水平。
其於以上理由,筆者才會有此一教學設計的概念,希望以演示實驗(Demonstration)
融入教學為主軸的課程設計可以讓國中的學生不再畏懼理化,甚至進一步喜歡理化,並
培養出可以主動研究探索並擁有良好學習態度的學生。
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2011年3月1日 星期二

交流電磁鐵的迷思

交流電磁鐵的迷思
壹、緣起
一般我們的教科書都只是著重在直流電的電磁鐵效應(註一),卻較少討論交流
電的影響,或許是不容易做實驗的緣故或是安全考量(一般交流電都是家用的 110 伏
特 AC 電源,直接使用是非常危險的,絕對不建議!),但實際上市面上應用交流電
磁鐵的商品卻是非常多的!甚至在許多學校段考也曾經出現過類似的題目:
1.將電磁鐵放在小磁針的正東方,將電磁鐵通入家用交流電(60Hz)之後,磁針 N 極
如何偏轉?(A)N 極向東編轉 (B)N 極向西偏轉 (C)不偏轉 (D)左右振動
2.承上題,再將此通以交流電的電磁鐵接近小鐵釘,則小鐵釘會如何?(A)被電磁鐵
吸引 (B)被電磁鐵排斥 (C)沒有反應 (D)快速振動
若只出現第 1 題,還不致引起筆者後續研究的興趣,但兩題同時出現,答案就
引起了學校許多老師的討論。
關於第 2 題,筆者就曾問過學生答題的原因,以下是學生曾出現過的答案。
1. 沒有反應(不會吸引也不會排斥)。
原因一:因為磁場雖然還是存在但被抵銷了。
原因二:因為沒有磁場了。
原因三:……
2. 會被吸引。
原因一:磁場還是存在,所以會吸引小鐵釘。
原因二:磁場一直互換,所以吸一下就會放開。
原因三:……
有很多學生回答的原因如下,『因為交流電產生的 N 極與 S 極的磁場相互「抵
銷」,所以無法吸引小鐵釘。』這普遍出現在學生知道參考書答案之後的回答。但
事實真的是如此嗎?
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