國立中央大學物理演示實驗 NCU Physics Demonstration Lab

磁鐵點燈

手搖發電機?

目的

以磁場變化產生感應電動勢。

實驗

實驗裝置:磁鐵、漆包線線圈、透明塑膠管、發光二極體(light-emitting diode,LED)。

實驗步驟:將兩組LED反向並聯再與線圈串聯如圖即可。

第一版磁鐵點燈

實驗演示1

×實驗演示1


第二版磁鐵點燈(有三種顏色的LED)

實驗演示2

×實驗演示2

原理思考

LED為何發亮?

原理探究

×原理探究

磁鐵移動造成線圈內部磁場改變,於線圈產生感應電流(Lenz’s law),當線圈兩端的感應電動勢大於LED的順向導通電壓即可點亮LED。

討論

  1. 為何實驗中兩組LED有發亮順序?
  2. 不用LED,改以一般小燈泡可以設計相同實驗嗎?

關於實驗

  1. LED導通電壓大約1.3V,可視感應電動勢強弱,以數個LED並聯或串聯設計。
  2. 為減緩磁鐵快速運動所造成的撞擊,在第二版的教具的兩端裝上磁鐵,利用同性相斥的原理來減少撞擊;並在管子的兩端鑽一小孔,達排氣效果,使磁鐵運動更順暢。
  3. 第二版的LED數量較多,因此纏繞的線圈數也相對增加。
  4. 可參考本網站中的實驗E04下落磁環及實驗,E05感應煞車,E11磁鐵太空漫步作比較。

參考資料

  1. H. Benson, "University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA. Ch31.

製作

v.1曾前助理

v.2李亞宸

指導老師

陳泰利、朱慶琪

撰稿

曾前助理