2016年第56屆科學展覽會-磁騁磁場-佳作(獨研競賽第二名)

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科展作者：吳典衡 洪子淇 劉子辰 李柏毅 許倖銓

指導老師：曾秀玉老師 鄭鈿樺老師

研究摘要

本實驗主要探討不同數量疊加的強力磁鐵在不同材質非磁性夾層金屬管中運動速度與磁力外洩的影響。研究結果顯示4顆強力磁 鐵在大銅中銅小鋁管中運動速度為所有非磁性夾層金屬管中最慢; 6顆強力磁鐵在中鋁小鋁管中的磁力外洩為非磁性夾層金屬管 最大, 1顆強力磁鐵在大銅管中的磁力外洩則最小;6顆強力磁鐵在非磁性金屬管中中間緩降時的磁力外洩比底部靜置的磁力外 洩小。總括來說,強力磁鐵的磁力外洩程度會受到不同非磁金屬管材質及磁鐵運動時的影響,磁力外洩有大有小,磁力並不因非 磁性金屬管的遮蔽而完全阻擋磁鐵磁力的外洩。我們也進一步發現熱處理後的不銹鋼管雖然也屬非磁性金屬管,相較於無管時的 運動速度差異不大,即有別於一般非磁性金屬管並無緩降現象,磁力外洩也顯示非常弱,是為本實驗的「亮點」。

研究動機

我們在學校玩強力磁鐵的時候,發現把強力磁鐵放入鋁管裡面,掉下來的速度就會比放入其他管子還要更慢;我們在第四十七屆 科展作品資料中看到,「絕妙好磁-磁浮現象在緩降機之應用」,研究中指出磁鐵在鋁管及銅管中運動,使用超音波測距儀發現 磁鐵先加速運動,受到渦電流影響後呈等速度。我們明白磁鐵的緩降現象是受到渦電流的影響。 我們進一步發現,磁鐵丟入鋁管中會與外部的磁鐵相吸,但是鋁管是屬於非磁性的金屬管,我們懷疑是不是受到鋁管中磁鐵磁 力外洩的影響?其他不同材質的金屬管會不會也是有同樣的磁鐵相吸的效果?增加金屬管夾層能不能阻擋管中磁鐵的磁力?不同 數量磁鐵的磁力外洩大小是如何?磁鐵在金屬管中緩降的速度與磁力外洩有沒有關係?這些都是我們想要去研究探討的,於是我 們開始了這一次實驗設計量多也質精的研究。

研究目的

1.探討不同數量疊加的強力磁鐵在非磁性夾層金屬管中運動速度與磁力外洩的影響。

2.探討六顆疊加的強力磁鐵在非磁性夾層金屬管中不同位置的磁力外洩變化。

3.探討不同數量疊加的強力磁鐵在不鏽鋼管熱處理前後的磁力外洩變化。

4.探討不同疊加數量的強力磁鐵數量的磁力大小變化。

5.探討不同數量疊加的強力磁鐵在非磁性夾層金屬管中的運動速度變化。

6.探討不同數量疊加的強力磁鐵在非磁性夾層金屬管中靜置磁力外洩變化。

研究架構