轉不停陀螺

在今年2010年物理教學及示範研討會中，我參加了第一個工作坊是由好幾位超強老師組合成的團隊辦理的「玩手機，玩科學」工作坊。其中印象最深刻的應該就是陳坤龍老師做的一些教具。但是因為時間太短了，許多教具只有看個大概，沒辦法現場做出成品。

在陳老師展示的諸多教具中，其中有一個「轉不停陀螺」相當有趣，後來在阿簡老師的部落格中，也看到相關的資訊，就決定要把這東西做出來。

這個教具的構造很簡單，就是一個電池（盒），一個磁簧開關，LED，電磁鐵，和一個陀螺（黏兩個磁鐵），在陀螺上的兩個磁鐵上黏的方向，必須是相反磁極。也就是一顆磁鐵N極朝外另一顆就要是S極朝外。

電路的部份，就將LED和電磁鐵並聯後，再和磁簧開關串聯就可以了。

寄件者 轉不停馬達

這東西的原理是陀螺會觸發磁簧開關，陀螺每轉一圈，磁簧開關就被接通一次，讓電磁鐵作用，就可以推陀螺一把。陀螺就會一直轉囉。

這個小玩具，可以做成不透明的版本。然後和學生比賽誰的陀螺轉的比較久。當學生看出怪怪的時候，可以引進一些科學界對永動機的看法。

電流與磁場的交互作用

右手開掌定則，做成這樣的好處是，可以放在盒子裡帶著走唷～


用迴紋針一通電，線圈就劇烈的往盒子裡動...可以用來演示右手開掌定則

簡單的用一個小塑膠盒、兩根迴紋針、漆包線、馬蹄形磁鐵和電池盒、電池，就可以做出展現電流與磁場交互作用的教具喔。

步驟：

1.先將漆包線繞成正方形，兩端線路預留大約15cm。繞的圈數越多，效果越好。

2.將塑膠盒立起來，用迴紋針刺入塑膠盒的上面，並將漆包線的兩端繞在迴紋針上。如圖：

3.將電池盒接在迴紋針上，將馬蹄形磁鐵放線上圈旁邊，就完成了。完成圖如下：

磁力線

將黏稠的水玻璃和鐵粉混合後，倒入一個方盆中。再將強力磁鐵放在盆的後面，就可以看到磁力線慢慢形成。

這樣的作法除了可以清楚的看到磁力線，也可以讓磁力線馬上形成。不需要用振動敲打的方式來讓鐵粉移動。會有不一樣的戲劇效果。

另外其實這個教具最後的目的，是要作成立體的。不過還有許多困難要克服。另外水玻璃也許可以改成普通的膠水，應該也可以有同樣的效果

各種可以當做喇叭的東西

做了幾次的試驗和改良。終於讓線圈與磁鐵的裝置發出夠大，可以讓許多人都聽到的聲音。將強力磁鐵吸附在奶粉罐上，如影片上的相對位置。聲音就可以很清楚了。

為了作這個實驗，到家裏附近的水電行買了這一綑100m的銅線，居然要650元，還真的不少錢啊。但是這個銅線捲，除了這個實驗之外，還可以放在電磁爐上，示範電磁感應放電的實驗，蠻值得的啦。

大約一年多前吧，在一個研習課程中，上了建國中學鄭永銘老師的物理課程。印象非常深刻。其中一個實驗，是將耳機線的耳機拆掉，將線接到一個馬達上。然後將一根棒棒糖接在馬達上之後，將棒棒糖咬在牙齒上。耳機部份，用一個音源輸入，就可以讓馬達振動，帶動棒棒糖振動，而讓你聽到聲音。

後來在NHK的實驗DIY影片中，看到了另一個作法，也是把耳機拆掉之後，接在一個線圈上。線圈裡面再放一個強力磁鐵，利用磁場變化來振動磁鐵，而發出聲音。

今天心血來潮，就做了這兩個實驗，並且嘗試了一些變化，得到許多有趣的結果。

1.馬達會唱歌：

裝置如下

首先，將不要的耳機拆掉，留下3.5mm的接頭部份。然後把其中一條線（只要其中一條就夠了）的橡皮剪開，讓裡面的電線裸露出來。

裡面一定會有兩條線。比較便宜的耳機裡面的電線都很細，要小心不要弄斷了。裡面可能會有一條裸露的銅線，和一條絕緣的漆包線。將漆包線的漆刮開之後，兩條線分別接上鱷魚嘴的電線，如下圖。


接著只要將將耳機頭接上訊源，再將鱷魚嘴接上馬達，就完成了主要的部份。一般的mp3 player功率太低，所以如果有手提音響或者是像下圖一樣，接上一個擴大機來增加功率，效果才會比較明顯。

下圖是將馬達接上後，再用膠帶黏在一個鐵盒子上作為共鳴箱。聲音會大很多。也可以將馬達黏在桌上，讓學生耳朵貼著桌子，也可以很清楚的聽到音樂。


實際的效果如下面的影片：





除了這個方式之外，只要將馬達接觸到你的臉頰，耳旁，甚至用牙齒咬住前端的塑膠部份，都可以清楚的聽到聲音。

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另一個發聲的方式，是將鱷魚嘴接到一綑電線的兩端（電線作為線圈），然後在附近放一個強力磁鐵（釹磁鐵），磁鐵就會因為線圈磁場的變化而振動。因為磁鐵放在桌上，所以桌子會振動而發出聲音。但是聲音不大。需要耳朵貼在桌上才聽的到聲音。


所以可以將鋁罐壓在強力磁鐵上，當作共鳴箱，效果會好一點。










最後一種發聲的方式，也是將訊源接上線圈，不需要強力磁鐵。然後將麥克風接上喇叭之後，靠近線圈，也會發生聲音。

麥克風的線圈本來是因為聲音的振動而振動，然後產生感應電流而送出聲音。（線圈內部有一磁鐵）。但是這時候空氣並沒有振動，因為線圈的磁場改變，振動了麥克風裡面的線圈，而送出聲音的訊號。實驗如下面的錄影：

這是2008年做的，後來我發現根本不需要一整捆銅線，只要短短的一點漆包線就可以啦