2024第18週教學週誌~電磁作用對生活有什麼影響

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補充資料

1. 看見自然EP50： 電磁鐵的生活應用
2. 吹風機會致癌!? 實測3C產品電磁波結果超驚人...
3. 【觀念】可見光與電磁波：電磁波的應用PART1
4. 【觀念】可見光與電磁波：電磁波的應用PART2
5. 2招教你避免電磁波
6. 非屬原子能游離輻射管制網
7. 電磁場
8. 「鸚鵡螺號」發生了什麼事？北極冰層下的危險旅程

複習第3單元  動物大解密   動物心智圖

參考下方心智圖，將第3單元心智圖畫在自然寶典p.55。

腕足:烏賊、章魚等海洋生物生長在口的四周能蜷曲的器官。

心得:學習最好的方法不是畫心智圖，是回想。

能夠利用回想的方式，完成心智圖是最好的檢核。

期盼能量極小化的訓練，達成儲存記憶，類似的PATTERN出現，就能喚醒取回記憶。

 「電磁波」

      是由電場與磁場交互作用所產生，屬能量的一種。

      它以波的形式接近光的速度輻射傳遞，自古以來就以各種面向存在於大自然。

      電磁波可分為「游離輻射」和「非游離輻射」。游離輻射係指頻率大於3×1015赫（Hz）的電磁波，一般常稱呼為輻射或放射線。最為人所知的游離輻射就是X光，它的頻率比起非游離輻射高的多，其光子能量強到足以藉由打斷細胞內各種分子的原子鍵而產生游離化，必須嚴格防護，因此醫院的X光室都有鉛板屏蔽，避免輻射外洩。

一般人為產生的非游離輻射來源，可概分為射頻和極低頻兩類

射頻非游離輻射:

來源常見的有廣播電臺、電視轉播站、手機和基地台、無線網路（Wi-Fi）

極低頻非游離輻射:

來源通常由各種電力、用電設備所產生，像是輸配電線、輸配電設施、家電用品。

1. 頻率於3×1015 Hz（3000 THz）以上的游離輻射能量最強，可以破壞生物細胞分子，並會有累積效應，如伽瑪射線、X光線等。
2. 頻率介於1000 kHz至3×1015 Hz間的非游離輻射不會破壞生物細胞分子，但會有熱效應造成接觸部位表面溫度上昇，如可見光、紅外線等。
3. 頻率在1000 kHz以下的非游離輻射不會破壞生物細胞分子，也不會產生溫度變化，亦不會在人體或生物體產生累積效應，如無線電波、電力磁場等。
4. 極低頻（300 Hz以下）的非游離輻射觸碰發射源會對生物體產生電擊刺激。

我們可以透過非屬原子能游離輻射管制網查詢住家附近的非游離輻射值:抽測檢測

例如:臺中市潭子區潭子運動公園旁落地型變壓器都在標準值內。

下是一般常見的非游離輻射種類，依頻率高至低排列：

俗稱	頻率範圍（波長值）
紫外線	790THz（380nm）至3000THz
可見光	400THz（760nm）至790THz
紅外線	300GHz（1mm）至400THz
微波	300MHz（1m）至300GHz
射頻	3kHz（100Km）至300MHz
極低頻	1Hz至300Hz
靜電磁場	0Hz
說明： 1PHz（拍赫茲）= 103 THz（兆赫茲）= 106 GHz（吉赫茲）= 109 MHz（百萬赫茲）= 1012 kHz（千赫茲）= 1015 Hz（赫茲） 1km（公里、千米）= 103 m（公尺、米）= 105 cm（公分、厘米）= 106 mm（毫米）= 109 μm（微米）= 1012 nm（奈米）

                                            圖片來源:台灣電力公司~電磁場

2024第17週教學週誌~電磁鐵與電磁波

 電子書  講義    電流磁效應學習單

補充資料

1. 《新科學探險隊》「沙漠羅盤之謎」電磁作用系列EP1：通電電線具有磁性│LIS情境科學教材
2. 《新科學探險隊》「前進！機械ＡＩ改造場」電磁作用系列EP2：電流方向與磁極方向的關係│LIS情境科學教材
3. 《新科學探險隊》「機械AI改造場的秘密計畫」電磁作用系列EP3：影響電磁鐵磁力強弱的因素│LIS情境科學教材
4.  【觀念】電磁鐵及其應用
5. 電磁鐵吊車  直流電動機
6. 3分鐘讓你知道電磁波
7. 【觀念】電磁波的理論與產生 <素養動畫>
8. 【觀念】電磁波的應用
9.  一波未平一波又起談電磁波  涂世雄
10. 用樂高積木介紹半導體製程 - 投影片完整說明
11. 直流電動機風扇DIY(智高積木）
12. 直流電動機的製作

前情提要

2-2磁力大挑戰

學習目標

知道線圈圈數、電池串聯數量等因素和電磁鐵磁力大小之間的關係。

透過實驗規畫，探究影響電磁鐵磁力大小的因素。

自學思考

觀看影片新科學探險隊》「前進！機械ＡＩ改造場」電磁作用系列EP2：電流方向與磁極方向的關係│LIS情境科學教材

製作KEY

1.製作電磁鐵

2.利用指北針，判斷電磁鐵的N極與S極

3.分別測試串聯1顆電池，2顆電池，3顆電池，吸起的迴紋針數量。

4.將結果記錄在白板上。

討論

 1.觀察各組實驗記錄，有什麼相同或不同的地方?

 2.實驗中遇到哪些困難?

 3.哪一組的實驗數據你會覺得怪怪的，需要重新測量?

表達

抽籤回答

統整

相同:串聯電池數量愈多，吸起迴紋針數量越多。

不同:吸起的迴紋針數量都不相同。

3-1電磁鐵的生活應用

3-2科技生活的利與弊

古典電磁學發展史基本上可以分為三期：

法拉第之前，是電與磁的發現

法拉第時期，是電磁感應現象的萌芽與發展

馬克士威時期，則是馬克士威的方程式以及電磁波的發現

導線通電後，周圍會產生磁場，這個現象稱為「電流的磁效應」，這個現象是由丹麥物理學家 厄斯特（Oersted）發現的。

電磁波是電磁場的一種傳播型態，這種傳播以光速在空間中行進。由於交變場中電場與磁場互相依賴而同時存在，所以電磁波也常被稱為電波。

1864 年，馬克士威建立了關於電磁場的方程式，首次從理論上預言了電磁波的存在，同時也提出光的電磁波理論，而電磁波的運動規則，可由馬克士威的方程式來描述。

1887 年，赫茲首先用實驗方法證實了電磁波的存在。他的發射器其實就是一組高壓放電裝置。

2024第16週教學週誌~電磁鐵是什麼?

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 電子書  講義

補充資料

1. 200年前的超狂富二代，用一隻右手改變人類發展史！【LIS科學史】（安培右手定則）
2. 抓到了！這裡有極與極的連結│磁場與磁力線│科學家的故事－法拉第系列第 2 集│LIS情境科學教材
3. 【暖身】改寫人類近代文明！？ 開啟「電器時代」的關鍵發明！＜LIS科學史＞（電磁感應）
4. 別再吵架了！拿「磁鐵」做實驗，用科學一較高下吧！【LIS科學史】（馬達）

前情提要:

專有名詞定義:

          1.N極:磁鐵棒指向北方的一極，稱為指北極。簡稱N極。

          2.S極:磁鐵棒指向南方的一極，稱為指南極。簡稱S極。

如果將地球想成一個大磁鐵，地球磁場S極會靠近北方，所以指北針的N極被地球磁場S極吸引，造成指針箭頭N極永遠指向北方。

3.電流:current

  電子流:electric current

{觀念}電流與電子流

_______________________________________________________

1. 03-02 長直導線的磁場實驗（電流為東西向）
2. 觀察東西向電流通電後指針偏轉情形
3. 學生實驗發現東西向電流的指針偏轉情形
4. 電磁英雄列傳之三：厄斯特

2-1神奇的電磁鐵

學習目標

• 察覺改變電流方向或電線擺放的位置，會影響指北針指針的偏轉方向。
• 知道改變電流方向會對電磁鐵磁極產生影響。

電流磁效應

以終為始的期待

為了避免學生把指北針拿起來旋轉，滾動，上拋，所以刻意做了教具將指北針固定在塑膠瓦楞板上，目的是希望學生專注在指針偏轉方向，同時可以快速檢核學生是否能確實操作指北針，讓指北針箭頭N極底座方位北重疊。

今年想讓每一個學生學會而不用死記，特意做了一張電流磁效應學習單，希望學生可以比安培更厲害，能在20分鐘內整理歸納屬於自己或是小組的指針偏轉判斷法則。

自學思考:

    操作電流磁效應實驗，完成電流磁效應學習單。

討論:

• 倆倆討論:

北方(東方)學生說給南方(西方)學生聽(1min)

南方(西方)學生說給北方(東方)學生聽(1min)

• 4人討論:指針偏轉規則。
• 順時針，1_2_3_4順序表達。

表達:

  1.學習單

2.小白板

3.習作表達

4.抽籤表達

統整:

實驗課在培養細心觀察，確實紀錄的科學態度。1820年厄斯特為了弄懂電流對磁針的作用，用了3個月做了60多個實驗。發表的4頁論文，安培第二天就重複厄斯特實驗經過一周後提出了安培右手定則。

小學階段不考安培右手定則，但是，可以利用細心觀察，判斷指針偏轉方向。

◻第一個是電流方向是否改變
◻第二個是電線擺放位置是否相同

特徵	安培 (André-Marie Ampère)	厄斯特 (Hans Christian Ørsted)
生平	1775年1月20日－1836年6月10日，法國物理學家和數學家。	1777年8月14日－1851年3月9日，丹麥物理學家和化學家。
主要貢獻	提出了安培定律，描述電流之間的相互作用。	發現了電流的磁效應，即電流對磁針的影響。
研究領域	電磁學、數學、物理學。	電磁學、化學、物理學。
重要實驗	研究兩根通電導線之間的吸引和排斥力。	在1820年進行實驗，證明電流能影響磁針方向。
影響力	被譽為「電學中的牛頓」，對現代電磁學有深遠影響。	開創了電流與磁場之間關係的研究基礎，改變了對電磁現象的認識。
單位命名	安培（Ampere），是電流強度的國際單位制（SI）單位。	無特定單位命名，但其發現為後續電磁學理論奠定基礎。

安培和厄斯特的研究在電磁學領域中具有重要地位，前者專注於電流間的相互作用，而後者則是首次揭示了電流對磁場的影響，兩者的工作共同推動了電磁學的發展。

本週課後心得：

1、透過學生的繪圖表達，知道學生不清楚電流方向指的是正電荷從電池正極流到負極的方向，必須先幫學生喚醒4年級曾經學過的知識概念。

2、看到學生把整根漆包線磨除，深刻反省太急躁進入製作電磁鐵，以為學生看課本就會的東西，還是需要分段教學，漆包線的漆是絕緣體，可以隔開一層層纏繞在一起的線圈，讓電流在線圈移動，而產生磁場。只需要磨除線圈2端的漆，接上電池的正負極。

3、看到學生放入電池盒的電池是反接的，提醒自己真的需要再複習舊經驗。

4、所以電池的串聯與並聯也需要再提取舊經驗，才能進入磁力大挑戰。

5、本週覺得不錯的是部分班級的兩兩討論與四人討論，我覺得是言之有物的。

6、還有學生能夠發現答案是錯的。我覺得超棒的。真的學會才有辦法產生質疑與困惑。

7、學生詢問為什麼science teacher說，電流是負極到正極，我猜想他應該是說電子流，因為在安培定義電流方向的時代，還沒看見負電子。後來科學家才知道會移動的是負電荷。所以提出電子流和電流做區分。

2-2磁力大挑戰

學習目標

• 知道線圈圈數、電池串聯數量等因素和電磁鐵磁力大小之間的關係。
• 透過實驗規畫，探究影響電磁鐵磁力大小的因素。

為什麼盪鞦韆自己開始搖晃？

科學方法

觀察現象，得到新的理論或是修正舊有理論的系統方式。
步驟：

觀察→提出問題→參考文獻資料→假設→實驗→結論。