本活動以攤位形式進行,為學生提供「永動機」的物理學實驗體驗。學生體驗永動機的不同形式,過程中可知「永動」並非「永動」的因由,讓學生體驗牛頓力學的美妙與應用。
電磁加速永動機: 透過電磁與磁鐵實現永不停歇的旋轉或運動。玩具內置可充電電池,支持反覆充電使用。
這款玩具的核心原理是電磁感應 + 勞侖茲力,配合電池驅動的電磁鐵實現可控的反覆運動。具體拆解如下:
基本結構:
旋轉部件(可能是輪子、小球或擺臂)上固定有強力永磁體(通常是釹鐵硼磁鐵)。
周圍布置有線圈,通電後變成電磁鐵,由內置可充電電池供電。
工作過程:
電池給線圈通電 → 產生磁場 → 與永磁體相互作用,產生勞侖茲力(F = q(v × B)),推動旋轉部件加速轉動。
旋轉過程中,永磁體不斷掃過線圈,會根據法拉第電磁感應定律(ε = -dΦ_B/dt)在局部產生微小的感應電流,這可被電路用來檢測位置或稍微輔助維持運動,但主要動力仍然來自電池。
內部通常有簡單的霍爾感測器或定時電路,精準控制線圈通電的時機,讓推力總是出現在最有效的位置,從而實現看起來非常平順的「永動」效果。
它是一個非常好玩的電磁學演示玩具,原理與電動機、磁浮列車基本相同。
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