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電磁感應傳訊
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生活中的電與磁(第六冊第二章第四節)
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電磁感應
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45分鐘
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林宣安老師
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一、 透過兩個線圈間的電磁感應,了解變壓器與隔空充電的基本原理。
二、 透過線圈產生電磁波傳送音樂訊號的操作觀察,使學生了解電磁波夾帶音樂訊號傳遞與聲電訊號轉換的過程與方式。
三、 透過線圈產生電磁波傳送音樂訊號的操作與觀察,學生能了解影響電流磁效應所產生的磁場方向與影響因素。 -
3.5單音-3.5單音線、#28漆包線x2、六角螺絲x2 (M8,長30mm)、螺帽x2、透明膠帶、剪刀、美工刀、剝線鉗、MP3或手機、喇叭
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一、 為便利本實驗進行,電子零件可以快速接頭暫時連接。
二、 亦可準備不同材質的螺絲及螺帽,進行實驗以觀察差異。
- 時間 教學活動流程 教學資源
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10分鐘一、 生活連結與預測
1. 引起動機:收音機播放出你喜歡的音樂,這音樂又是如何從廣播電台傳到收音機的呢?我們知道是利用無線電波。除了無線電波外,還有沒有其他傳播訊號的方式呢?
2. 生活連結:生活中到處充滿了各種波動:傳遞聲音的聲波、廣播電台傳遞無線電波、光波讓我們看到各種色彩,還有水波、彈簧波,這些波動可以互相轉換嗎?
3. 舊課程回顧:聲音有哪三要素?聲音是如何產生的?人耳聽得到的聲音頻率範圍大約多少赫茲?電流會產生磁場,稱為電流的磁效應,距離固定時,磁場強弱和電流的大小有何關係?何謂感應電流? -
20分鐘二、 操作與觀察
1. 依操作步驟進行安裝與實驗。
2. 教學提示:
(1) 輸入端建議可以找輸出功率較高的音源(手機優於小型MP3),或嘗試加上一個擴大機,呈現出來的效果更佳。
(2) 調整兩個線圈的距離,可藉播放音樂的音量大小變化觀察出距離遠近對傳訊效果的影響。
(3) 可利用手機App提供特定音頻與音量提供,並在固定位置量測輸出音量(分貝數值)。
3. 延伸探究:
(1) 若將螺絲換成不同材質的圓柱體,是否會影響傳輸效果?
(2) 以不同匝數的線圈分別連結音源端和輸出端進行實驗,效果是否會有不同?如何配置會得到較大的音量? -
5分鐘三、 原理說明
聲音的訊號是一連串對應的電流頻率,因此當聲音訊號輸入電磁鐵時,同時間產生的磁場變化也會和聲音訊號相同,此時若我們再利用另一組線圈接近使其產生電磁感應,感應出來的電流頻率就會和原先輸入的聲音訊號相同,再將這個感應電流的訊號透過喇叭就可以重現原本輸入的聲音了
本活動利用磁場能夾帶音樂訊號的特性,首先將聲音訊號夾帶在電流中,使線圈產生變化的磁場,傳遞到另一個線圈,再透過電磁感應產生感應電流,使喇叭發出音樂。 -
10分鐘四、 問題與討論
1. 實驗過程中,兩線圈內的螺絲的功能是什麼?若沒有螺絲,還能傳訊嗎?聲音大小有何不同?
2. 從實驗結果來看,線圈擺放的距離或角度是否會影響到傳輸的效果?這樣的效果是否可能可以有其他的應用?
3. 在兩組線圈中間放入不同的物質(距離不變),是否會影響傳輸效果?
4. 在電磁感應傳訊裝置中,哪些裝置是發生電流的磁效應?哪些裝置是發生電磁感應?