課程名稱： 磁鐵與磁場　 編授教師： 中興國中 楊秉鈞

 磁鐵簡史

磁鐵礦（天然磁石）  磁鐵礦發現：西元前 800 年 古希臘人已發現某些礦石具有吸引鐵器的性質  可以吸引鐵器的物體，稱為 。 磁鐵  磁鐵礦發現：西元前 800 年 古希臘人已發現某些礦石具有吸引鐵器的性質  可以吸引鐵器的物體，稱為 。 磁鐵  古希臘人在今美索尼西亞（Magnesia）古城發現磁石

戰國時期 司南 南方 北方 磁勺是用天然磁石磨成，勺頭為 N，勺尾為 S  靜止時，勺體指向南北向，勺尾指向南方

北宋初期 指南魚 北宋時期 指南魚 薄的鋼片剪成魚形，長約兩寸，寬約兩分，磁化後浮在水碗中，便可指示方向

北宋末期 指南針 南北向

生活中的指南針 南北向 （羅盤，指北針）

 磁鐵性質

N 極與 S 極 北 North 南 South 南北向  磁鐵的兩極：細繩懸掛磁鐵 磁鐵指向北方的一端，稱為 極或 極 磁鐵指向南方的一端，稱為 極或 極 指北 N 指南 S

同極相斥 異極相吸  磁鐵性質：磁鐵磁性  同極相斥、異極相吸 異極相吸 同極相斥

磁場強度  磁鐵磁場強度： 以 最強， 最弱 兩極（ N 及 S 極） 中央區 （媒體：1）

兩極磁場強度最強

磁極能否單獨存在 破裂 吸引？ 排斥？ ？

磁極能否單獨存在 討論 縱切 N S N S N S 橫切  磁鐵分割  N、S 極必 。 1.向 N、S 連線縱切  產生新磁極 2.向 N、S 連線橫切  產生新磁極 成對出現 會 不會

N 極與 S 極 成對出現  從斷裂面直接靠近，兩磁鐵會互相 。 吸引

N 極與 S 極 成對出現 N  從斷裂面直接靠近，兩磁鐵會互相 。 吸引

N 極與 S 極 成對出現 S N S N  從斷裂面直接靠近，兩磁鐵會互相 。 排斥

磁性物質與磁化 鐵質迴紋針為何能被磁鐵吸引？ ？物質 磁鐵 我們會說…. 1.迴紋針能被磁化 2.迴紋針屬於磁性物質 3.含有鐵、鈷、鎳元素者均可被磁化 4.磁性物質：含有鐵、鈷、鎳元素的物質

磁化現象 磁鐵 磁性物質 磁性物質  磁化： 磁鐵吸引磁性物質，是使磁性物質近端 生成 ，遠端生成 的現象。 磁鐵磁化磁性物質時 磁性物質未磁化前  磁化： 磁鐵吸引磁性物質，是使磁性物質近端 生成 ，遠端生成 的現象。 異名極 同名極

磁性物質 分類 磁性保存短 Fe、Co、Ni 磁化 暫時磁鐵；鐵材 磁性保存永久 永久磁鐵；鋼材 磁性物質 分類 磁性保存短 Fe、Co、Ni 磁化 暫時磁鐵；鐵材 磁性保存永久 永久磁鐵；鋼材 （媒體：1，59’ ；2，2’04” ；3） 1.永久磁鐵（硬磁鐵）：鋼釘（鋼）  不易磁化，但磁化後磁性不消失。 2.暫時磁鐵（軟磁鐵）：鐵釘（熟鐵） 易磁化，但磁化後磁性即刻消失。

磁鐵的性質  磁極：自由轉動的磁針，指向南北向  N、S 極  磁化：1.磁性物質：含有鐵、鈷、鎳元素 2.軟磁鐵與硬磁鐵 3.暫時磁鐵與永久磁鐵

範例解說 1.兩根形狀、大小、長短均相同，而且沒有任何標記的金屬棒。 大雄不藉其他工具，判斷這兩根金屬棒是否具有磁性，並能分辨 出來，他的方法如下：  將兩根金屬棒貼標籤，標明甲、乙。  將兩根金屬棒互相靠近，發現兩棒僅能互相吸引，但不能互 相排斥。  將兩棒排成如（a），可互相吸引而不脫落。  將兩棒排成如（b）， 則不能相吸而脫落。 則甲、乙兩棒何者具有磁性？ 。  一為磁鐵、一為金屬棒  甲不是磁鐵 乙 甲 乙 （a） （b）

範例解說 2. 圓盤形磁鐵如圖甲，今將其縱切如圖乙和橫切如圖丙；則： （1）縱切後的兩塊磁鐵： A 為 極，B 極，C 極，D 極。 （2）若將縱切的兩塊磁鐵再重合時，會互相 。 （3）橫切後的兩塊磁鐵： A 為 極，B為 極，C為 極，D為 極。 （4）若把橫切後的兩塊磁鐵再重合，會互相 。 S N 吸引 S N 排斥 S N N S S N S N

範例解說 S 均無 N S N S 3. 一磁鐵將鐵釘甲、乙吸引，如圖，則： （1）乙鐵釘的尖端為 極。 （1）乙鐵釘的尖端為 極。 （2）若將磁鐵移除，鐵釘甲或乙，何者仍有磁性？ 。 S 均無 N S N S

 磁場與磁力線

磁場  場的意義：  超距力作用的空間；磁場、電場、重力場。  磁場：  磁場形成  有磁性者在其周圍建立磁場  距離近，磁場 （F 與 反比）。  磁場影響： 磁性物質進入磁場中受其影響 強 r2

鐵粉在磁場中的分佈觀察  磁棒上墊壓克力板，以鐵粉灑在其上，輕敲後圖形顯現

鐵粉在磁場中的分佈 討論一

鐵粉在磁場中的分佈 討論二

描繪磁力線  磁力線： 1.磁場中的鐵粉受磁力作用而串連的曲線，稱 。 2.磁場中的鐵粉相當於一個小磁針。 3.以磁針 ，定義為磁場之方向。 磁力線 N 極指向 A B C

磁針所受磁場的方向  磁場的方向：  磁針在磁場中的 為其受力方向  磁力線上任一點的磁場方向為其 方向  由磁鐵 N 極指向S 極（磁鐵內部由 S 極指向 N 極） N 極指向 切線 F

磁力線示意圖  磁力線： 由磁鐵 極出發經外部回到磁鐵 極，再由Ｓ極經磁鐵內 部回到Ｎ極，形成一封閉平滑的曲線，彼此絕不相交 N S  磁力線： 由磁鐵 極出發經外部回到磁鐵 極，再由Ｓ極經磁鐵內 部回到Ｎ極，形成一封閉平滑的曲線，彼此絕不相交 N S （媒體：1；2，01’56”；3，01’42”；4，07’16”）

磁針在磁場中任ㄧ位置的指向  磁場中的磁針指向：（1） ；（2） 。 投影磁力線 順向作切線 ● （ 藍點位置放置磁針 ）

磁力線立體圖 Fig. from：Virginia Polytechnic Institute and State University http://www.phys.vt.edu/~demo/demos/e42.html

磁鐵的保存 （媒體：1 ，10’05”）

硬磁鐵的簡易磁化法 硬磁鐵 磁鐵 S N S N

磁力線的性質  磁力線性質： 1.磁力線的疏密程度，可判斷該處磁場的強弱。  在兩極處，磁力線最密集；離兩極越遠，磁力線越疏鬆。 1.磁力線的疏密程度，可判斷該處磁場的強弱。  在兩極處，磁力線最密集；離兩極越遠，磁力線越疏鬆。 2.磁鐵所形成的磁場，範圍為周圍的三度空間，而不只一平面上。 3.可以磁力線了解磁針在磁場中的受力情形。 4.磁針在磁場中所受磁力的方向，定義為磁針 N 極所指的方向， 為該點磁場的方向。 5.磁力線由磁鐵Ｎ極出發經外部回到磁鐵Ｓ極再由Ｓ極經磁鐵內部 回到Ｎ極，形成一封閉平滑的曲線。

範例解說 4. （ ）附圖為一直線上之兩磁棒所繪製成的磁力線圖樣， 下列有關各磁極的磁性，何者正確？ 　(A) A為S極　(B) B為N極　(C) C為S極　(D) D為S極。 C N S S N 5. （ ）一支鐵釘放在二支條形磁鐵附近，A、B與C、D分別為兩 磁鐵的磁極，箭頭表示磁力線的方向，如附圖所示。若於 此情況下，鐵釘的E端會吸引指南針的S極，則下列敘述 何者正確？　(A) A端為N極、C端為N極　(B) B端為N 極、C端為N極　(C) A端為S極、D端為N極　(D) B端為S 極、D端為N極。 D N N S S N S

範例解說 6. （ ）如圖所示為三條磁鐵及磁力線的分布情形，則 下列敘述何者正確？　 (Ａ) B端為S極 (Ｂ) C端為N極 (Ｃ) D端為N極 (Ｄ) E端為N極。 D S N S S N 7. （ ）如圖中，磁針受磁場的作用向逆時鐘方向轉動，則下列敘 述何者正確？　(Ａ)甲為磁針的S極，乙為N極 (Ｂ)甲為磁針 的N極，乙為S極 (Ｃ)甲、乙皆為磁針的 S極(Ｄ)甲、乙皆為 磁針的N極。 A S N

範例解說 8. 如圖棒形磁鐵的四周有四個位置甲、乙、丙、丁，若置放小磁針時， 則其指針偏向如何？ 甲位置 乙位置 丙位置 丁位置 丁 甲 丙 8. 如圖棒形磁鐵的四周有四個位置甲、乙、丙、丁，若置放小磁針時， 則其指針偏向如何？ ● 甲 乙 丙 丁 甲位置 乙位置 丙位置 丁位置

 地球磁場

磁針為何指向南北向 S 磁力線 N  磁針能指向南北方向的原因：  磁針受 磁場（ ）的影響 地球 地磁

地球磁場 假想圖  地球磁場所形成的磁力線，由 半球指向 半球 地理北極 磁北極 S N 磁南極 自轉軸 磁軸 地理南極 （媒體：1 ）  地球磁場所形成的磁力線，由 半球指向 半球 南 北

William Gilbert 英國人 吉爾伯特 西元 1544-1603 磁學之父 吉爾伯特 William Gilbert 英國人 吉爾伯特 西元 1544-1603 十七世紀，首先發現地球具有磁性

極光 （媒體：1 ，10’05”）

課程結束