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國三下理化⏱ 約 20 分鐘PhETKc-IV-3Kc-IV-4

2.2 電流的磁效應

任務簡報:為什麼指北針靠近通電的電線時會偏轉?這是奧斯特發現的電流磁效應。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

小欣老師
1讀故事情境先進入狀況
2動手玩實驗先看步驟再操作
3記錄與闖關填數據、答問題
4自我驗證最後回頭打勾⭐
1

情境引導

小惠同學
🧭 探險情境

為什麼指北針靠近通電的電線時會偏轉?這是奧斯特發現的電流磁效應。這一節,我們要透過模擬實驗,探究電流如何產生磁場。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — Magnets and Electromagnets

先把 5 個步驟讀完,再動手做!

💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。

🧑‍🏫 操作指導語(請依序完成)

小欣老師
  1. 1

    進入模擬後,切換到「Electromagnet」(電磁鐵)分頁。

  2. 2

    調整電池的電壓與方向,觀察螺線管周圍磁場的變化。

  3. 3

    使用指南針或磁力線顯示功能,觀察電磁鐵周圍磁場的分布形狀。

  4. 4

    改變電流方向,觀察電磁鐵N極與S極位置的變化。

  5. 5

    嘗試增加線圈圈數(若功能提供),觀察磁場強度的變化。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

phet.colorado.edu🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟,手機操作更順手。 (模擬介紹頁)
3

數據實驗室

小惠同學

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 參考範圍:電流方向 約 0~100。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

電流方向磁場方向N極位置
4

探究關卡

小欣老師

用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!

探究 1觀察與定題

電流通過導線為什麼會產生磁場?

回到實驗艙或數據表,找找看:什麼現象讓你最意外、最好奇?
試著用「我觀察到……」開頭,再問一個「為什麼」或「跟什麼有關」的問題。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

電流通過導線時,導線周圍會產生環形磁場,這是電流的磁效應(奧斯特效應),證明了電與磁之間存在關聯。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 2計劃與執行

使用模擬工具觀察電磁鐵,你發現磁場方向與電流方向有什麼關係?

想一想:這個實驗中你改變了什麼?哪些條件保持不變?
照著操作步驟回顧你實際做了哪些動作,把觀察到的結果寫下來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

觀察發現,改變電流方向,電磁鐵的N極與S極位置也會跟著改變,磁場方向與電流方向遵循安培右手定則的關係。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 3分析與發現

如何用安培右手定則判斷載流導線周圍的磁場方向?

看看你填的數據表:數字怎麼變化?有什麼規律或差異?
用「因為……所以……」把數據和背後的原因連起來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

用右手握住導線,大拇指指向電流方向,其餘四指彎曲的方向即為磁場方向;若為螺線管,四指彎曲方向為電流方向,大拇指指向為N極方向。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 4討論與傳達

電磁鐵有哪些應用?

想想看:生活中哪裡也看得到類似的現象或應用?
試著用這一課學到的科學詞彙,把想法說清楚給同學聽。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

電磁鐵應用於電鈴、繼電器、電磁起重機、馬達、磁浮列車等,其優點是可透過通斷電來控制磁性的有無與強弱。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

5

延伸挑戰(進階,選做)

還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!

🚀 延伸挑戰:電磁鐵磁力強弱的影響因素 ▶

使用 PhET「Magnets and Electromagnets」嘗試改變電池電壓、線圈圈數等條件,觀察電磁鐵磁力強弱的變化,並整理出影響電磁鐵磁力大小的因素。

phet.colorado.edu · Magnets and Electromagnets 🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟。
6

反思時光

最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1學習反思

這次實驗後,我對電流的磁效應有什麼新的理解?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

電磁鐵可以透過控制電流大小與方向,調整磁力強弱與極性,且斷電後磁性消失,這是永久磁鐵無法做到的;因此電磁鐵在需要開關控制磁力的場合(如起重機、電鈴)特別實用。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

反思 2學習反思

你認為電磁鐵與永久磁鐵相比,有什麼優點?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

🏁

自我驗證:我學會了嗎?

跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。

小惠同學小欣老師
🏆 探究迴圈完成!
你剛剛做了真正的科學探究:觀察 → 實驗 → 記錄 → 分析 → 表達 → 回頭驗證。
這就是科學家的一天。幫自己鼓掌!👏