电磁波如何产生
摘要:
(1)電磁波如何產生?一般皆由電流變化解釋,但依據電磁感應
原理,我們推想磁鐵也可以產生電磁波,所以我們接著設計儀器,以四驅車馬達及直流電源器連接塑膠轉盤(內黏附磁鐵),通電後觀察其數據變化。
(2)電磁波對生物會有影響嗎?我們設計實驗,將綠豆置於檯燈
之下,觀察檯燈所發出強烈的電磁波對生物生長是否有造成其影響。
(3)以各類金屬片阻隔電磁波,研究哪種金屬最能達到阻隔效果,
1、研究動機:
近年來,因為科技的發達,電器的使用日趨頻繁,人類對電磁波的依賴日益增加,但聽到電磁波(註1)是會讓人類罹患癌症的因素之一,心中不免也會覺得害怕,現代文明人離不開電器用品,也就離不開電磁波的侵害。又因對「電磁波」
1
這個名詞不是很了解,正巧理化課老師提到了電磁波,老師也提到電磁波會對人體產生影響,而且電視新聞、報章雜誌也常常報導有關電磁波的各種資訊,使我們對電磁波更充滿好奇,因此,設計各項實驗以了解電磁波的各項性質及成因。
註1:電場變化可以產生磁場,磁場變化亦可以產生電場。電場與磁場相互感應而造成一波列,稱為電磁波
2、研究目的:
一、研究各家電的電磁波大小
二、探討產生電磁波之因素
(一)電流…直流電(二)不同磁鐵數目
(三)不同的電壓大小三、研究減少電磁波之方法
(一)距離
(二)金屬種類
四、研究生物在不同電磁波強度下生長之情形
參、實驗設備與器材:
一、設備:(圖1)電源器一台、圓形磁鐵十一顆、塑膠轉盤一個、電磁波測量器兩臺、檯燈三座
二、器材:培養皿三十六個,綠豆一包、各類金屬片(鐵、銅、鎳、鋅、鋁、鉛)(如圖右)
((圖
1)
4、研究
2
過程及方式:
前言:以下測定的數值,皆須×10後單位才為mG。所以,結果中的數值也皆×10,單位為mG。
一、研究家電電磁波大小並比較
(一)分別測量家中各家電電磁波的大小
1. 電視—分別放在螢幕正前方、後方箱狀處(正上方)、後方箱狀處(兩側)
2. 分別測量電風扇、DVD、小型錄放音機、小型立式電風扇、檯燈,電磁波測量儀分別與各家電距離0 cm,測量其電磁波大小。
二、探討產生電磁波之因素
前言:由上實驗得知檯燈(970mG)產生電磁波為最大,且因檯燈
較為便宜,故將之拆解後(如圖2),發現檯燈產生最大電磁處--有一個變電箱(交流電)
(一)直流電是否會產生電磁波
1.取四顆串聯電池正負極分別接上鱷魚夾2.測量電線上下電磁波大小
結果: 通入直流電其電線上、下、左、右測得電磁波仍為0,故結果
處沒提及。
(二)轉動磁鐵數目對電磁波的關係1、自製電磁波大小產生
3
器
(1)以樹脂空殼裁剪所作出的圓形塑膠轉盤(圖3),內可裝磁鐵與黏土(與磁
鐵等重)
(2)拆解四驅車內的馬達,作為轉動主軸(圖4),下以保利龍為底座
(圖3) (圖4)
2、操作過程
(1)把一個黏土換成一個磁鐵,重複上步驟,觀察其電磁波大小(2)將磁鐵依序排列(圖5),重複步驟(1),觀察其電磁波大小
(3) 塑膠轉盤內先排滿11個黏土,不擺磁鐵,以不同電壓
(1.5V、3V、6V、9V、12V)測之,觀察其電磁波大小
(4) 把一個黏土換成一個磁鐵,重複上步驟,觀察其電磁波大小(5) 將磁鐵依對稱排列(圖6),重複步驟(1),觀察其電磁波大小
三、研究減少電磁波之方法
(一)距離1-1家電:
分別測量家中各家電電磁波的大小
4
1. 電視—分別放在螢幕正前方、後方箱狀處(正上方)、後方箱狀處(兩側)
2. 分別測量電風扇、DVD、小型錄放音機、小型立式電風扇、檯燈,電磁波測量儀分別與各家電距離0 cm、5 cm、10 cm、15cm,測量其電磁波大小。1-2 檯燈:
1. 將檯燈的電源打開
2.因由研究家電的電磁波的大小中得知,右上角(A)的電磁波最
大,故我們以右上角(A)為原點,依序距離為0、2 、4、6、8、10、12、14、16、18、20(cm)測其電磁波大小,並記錄之。
(二)金屬種類
金屬:鐵、銅、鎳、鋅、鋁、鉛,厚度均為1mm (一)先測未放置金屬時的電磁波
(二)將鐵片放在檯燈座上,直立及橫放(如圖7、8所示),電磁
波
測量儀距燈座5CM處,測量其大小
(三)將鐵片改為其他金屬,如 (二),測量電磁波大小
四、研究生物在不同電磁波強度下生長之情形:
前言:1.因檯燈的電磁波為最高,所以以檯燈作為實驗標
5
準,觀察他
對綠豆 生長的影響
2.經由多次測量結果後,我們大致分為二組說明----自然生長組(一般培養;電磁波大小:0mG)不同電磁波大小組
【76(A)、3.98(B)、0.28(C)、0.05(D)mG】
控制變因:每個培養皿中都各有九顆綠豆 實驗變因:電磁大小
實驗1-1:
(1)將培養中各擺入等質的棉花,在培養皿中加入等量的水。(2)在各個培養皿中擺上九顆綠豆。
(3)將檯燈與培養皿的距離量好,測定電磁波的大小,將培養皿置於既定的位置。
(4)每天固定時間,澆水並觀察紀錄。
實驗1-2:將實驗1放在高電磁波(970mG)下的綠豆,放在自然環境每天
固定時間澆水中,使其自然生長5-10天,記錄前5天綠豆生長情形
實驗1-3:將其自然生長成的綠豆,放在高電磁波下(970Mg以上),每天
固定時間,澆水並觀察紀錄。
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註: 將培養皿放在A電磁波(970mG)的位置,再依 距離13cm、26cm 、
39cm 各放一個培養皿
伍、研究結果
1、研究家電電磁波大小並比較
控制變因:與家電距離0cm時的測量值
以上數據得知:1.電風扇的馬達兩側上電磁波較其他方位高
2.電視的後方正上方測得的電磁波較其他方位高
3.我們測量的電器最大電磁波:檯燈
2、探討電磁波產生之因素
磁鐵數:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11(個)電壓:1.5V、3V、6V、9V、12V(一)、磁鐵依序增加數目
由上數據得知:不同的電壓下,皆以9個電磁快速轉動產生最大電磁波。
1-2:電磁波檢驗儀在磁鐵側面測量
由上數據得知:不同的電壓下,皆以5個電磁快速轉動產生最大電磁波。
(二)、將黏土依序對稱換成磁鐵
2-1: 電磁波檢驗儀在磁鐵正前方測量
由上結果得知:1. 10個磁鐵對稱排列時,可測得最大電磁波。
2. 若全黏土皆改為磁鐵,電磁波並未為最大2-2:電磁波測
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量器置於旁邊
結果:(1)發現磁鐵在,,,之間,磁鐵越多,電磁波反而下降;八個以
上才又增加
(2)馬達電壓越高,轉速越快,電磁波越
強
三、研究減少電磁波之方法
(1)距離對電磁波大小之研究
由上結果得知:離電器愈遠,電磁波明顯下降。
1-2.
不同距離下,測量檯燈所生成的電磁波
由上結果得知:距離越遠,電磁波愈小,但並不成反比例關係。
(二)、各種金屬對降低電磁波之研究
前言:因由各家電中所測得的電磁波以檯燈為最大故將各金屬放在上後,
測量其數值
實驗1:電磁波測量器距離檯燈底座1公分,直接測此處的電磁值實驗2:電磁波測量器距離檯燈底座0公分,直接測此處的電磁值實驗3:電磁波測量器距離檯燈底座2公分,以細繩固定
直立式: 橫式:
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由上實驗得知鐵,且金屬橫式放在檯燈上,可減少的
電磁波數值較直立放在檯燈上大。
4、研究生物在不同電磁波強度下生長之情形
前言:經多次測量後,我們發現和大多數的生長情形最接近故以4/1-4/5的生長情形作成此實驗結果。
,對照組:電磁波測定為0.00 mG狀況下 實驗1:
研究電磁波對綠豆生長情形之影響
註:
示未發
芽
由上結果得知:愈靠近電磁波強度大的地方,綠豆成長情形較差,逐漸遠離
後(即電磁波強度較小),綠豆和自然生長(空白組)生長愈相近。
實驗2:將實驗中置於電磁波(A)下生長不良的綠豆移至他處讓它自然
生長
由上實驗得知:1.經過電磁波照射後,我們發現綠豆有一半會生長,但較不旺盛。
2.有部份的綠豆並沒有發芽,我們將之放了10天情形仍然一樣。在第11天後,有些又開始發芽了,但緩慢成長。
3、討論
1、
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在研究不同磁鐵數、不同電壓和磁鐵排列對稱與否,對電磁波產生中發現:
(1)在我們自製的電磁波產生器中,我們發現以改變磁鐵的數目,對電磁
波會不會有影響,最後發現,當還沒轉動時,可能是因為磁場沒有改
變,所以無任何的電磁波數值;磁鐵數目對電磁波強度的影響出乎意
料之外,並不是磁鐵數越多電磁波就越強,尤其對稱與不對稱分布, 有不同的變化模式,所以推測或許與磁場分布狀態有關,這一部分需
以後再深入研究。而以1.5V、3V、6V、9V、12V的電壓,來探討電磁
波的大小,而發現電壓越大,轉動越快,電磁波數值也越大。
(2)將電磁波測量儀放在磁鐵正前方和側邊的數據中發現,在正前方可測到較大的電磁波,在側邊反而電磁波較小。這和我們之前拆掉的檯燈,測其燈座內變壓器的電磁波時發現:在變壓器正上方的電磁波反而小於在側邊測到的電磁波。之前原以為電磁波像磁場一般,有其固定的方向但在我們實驗中卻發現和之前的結果是迥然不同的。這一部分我們將再進一步深入探討。
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2、
家中電磁波的大小,發現除濕機(269)、音響(1235)、檯燈(970)為測試物品中電磁波數值較高的,其中我們發現:1音響可能本身為調頻、調幅接收,所以可能會將一些電磁波給接
收。
2不同廠牌雖為同一種家電,其產生電磁波大小也不同。再則,我們在操作實驗中也無意中發現,若電器開久了,電磁
波也會增加。
3且測量家電時,我們也發現,沒有打開電源,只要有插電,就會有電磁波產生(例如冷氣機34mG),若將電線自插
座中拔除,其電磁波即會降至0.2mG,甚至為0mG。
4家中的變電箱平時若沒有使用,一定要將蓋子蓋上,這也可以降低電磁波。
3、(一)我們利用鐵、鎳、鉛、銅、鋁、鋅(度皆1mm)來阻隔檯燈的電磁
波, 發現鐵的阻絕能力最好,由原本的97.0減為30.8,且以
橫放為最佳。
4、我們以綠豆來做電磁波對生物的影響,發現越靠近電磁波的綠豆,
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都無法長出及枯萎,所以推論電磁波會阻礙生物生長,經電磁波
照射後,移至自然生長組;自然生長組移至電
磁波照射組,枯萎。(但因不可使用大型生物,所以實驗僅做綠豆。)
註:電磁波:電場變化可以產生磁場,磁場變化亦可以產生電場。電場與磁場相
互感應而造成一波列,稱為電磁波。電磁波之傳播並不需要媒介物,是電磁場振盪的結果。電場、磁場與波的傳播方向互相垂直。在真空中,其速度約為3×108m。在介質裏速度稍慢,隨波長而變。遇到良好導體,電磁波大部分被反射。電磁波所帶的能量均分於電場與磁場之中。其波譜所包括之頻率範圍甚廣
1、結論
一、研究家電電磁波大小並比較
(2)距離越遠,所測得的電磁波越小,但並未見成反比關係。
(3)因距離而減小的電磁波強度比金屬阻隔而降低的電磁強度還大。
(4)開機時間與電磁波亦有關連:開機時間越長,電磁波越大
二、探討電磁波產生之因素
(1)單單只有使用直流電電磁並不會產生電磁波,但加入
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其他電器後,
就有電磁波的產生,因有電器內有變電的存在之故。
(2) 所用磁鐵越多,則產生的電磁波越大。
(3)轉速越快(電壓越大),則產生的電磁波增加。
(4) 同樣的轉速,電壓愈大 ,可產生較大的電磁波,但其關係,我們正
努力找出其關係式
三、研究各種金屬阻絕電磁波
(1)磁波的金屬,能夠阻隔掉最多電磁波:鐵
〈鐵,鎳,鉛,銅,鋁,鋅〉
(2)將金屬片橫放所隔絕的電磁波較多,(因變壓器置於檯燈底座),
由此可得知檯燈的電磁波有極大部分是由電磁波發出
四、研究生物在不同電磁波強度下生長之情形
發現置於檯燈底座變壓器部分的綠豆,其生長較為稀疏,且比同期生長的綠豆生長更為緩慢,推測電磁波有可能導致生物生長遲緩。(註:因為
不能使用較大型的生物(動物)做實驗,所以以上推論結果僅以綠豆做實驗而得之結果。
4、參考資料
1.南一版自然與生活科技課本第五、六冊
2.奇摩知識()
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