兒童創意科學實驗設計—電動小馬達

兒 童 創 意 科 學 實 驗 設 計 — 電 動 小 馬 達方 金 祥大 仁 技 術 學 院 幼 兒 保 育 系目 的用 漆 包 線 、 迴 紋 針 、 小 磁 鐵 、 茶 凍 空 盒子 及 乾 電 池 等 簡 易 器 材 , 設 計 組 合 成 一 個 簡易 電 動 小 馬 達 , 並 利 用 電 動 小 馬 達 來 進 行 顏色 混 合 實 驗 , 以 提 高 學 童 動 手 做 的 能 力 與 學習 科 學 的 興 趣 。原 理當 電 流 流 經 線 圈 時 , 電 流 與 磁 場 間 的 作用 , 會 使 線 圈 轉 動 。 當 線 圈 轉 至 漆 包 線 另 一端 半 面 絕 緣 的 部 份 時 , 電 流 不 通 , 但 是 由 於轉 動 慣 性 使 得 線 圈 能 繼 續 轉 動 。 當 線 圈 再 轉了 半 圈 之 後 , 線 圈 兩 端 又 開 始 導 電 起 來 , 而使 電 流 又 能 溝 通 電 路 , 因 此 在 電 路 一 通 一 斷及 慣 性 作 用 之 下 , 可 使 線 圈 持 續 轉 動 如 同 一個 小 馬 達 。電 動 小 馬 達 之 設 計 與 製 作1. 將 漆 包 線 ( 購 自 五 金 行 ) 在 小 塑 膠 管 ( 購自 水 電 行 ) 上 纏 繞 7~10 圈 , 並 在 其 兩 端 各預 留 7cm 長 的 漆 包 線 。2. 將 小 塑 膠 管 從 線 圈 中 取 出 , 將 已 纏 繞 成 直徑 約 為 2.5cm 的 圓 形 狀 之 線 圈 兩 端 預 留 各7cm 長 的 漆 包 線 分 置 於 兩 旁 成 一 直 線 的 位置 。3. 將 線 圈 兩 旁 的 漆 包 線 在 線 圈 圓 週 任 意 二 對稱 點 上 各 纏 繞 2 圈 , 然 後 再 將 線 圈 兩 旁 的漆 包 線 拉 直 , 並 與 線 圈 在 同 一 平 面 上 , 如相 片 一 所 示 。材 料乾 電 池 (3 號 AA)2 顆電 池 座1 個迴 紋 針 ( 三 角 形 狀 )2 支圓 形 小 磁 鐵 ( 直 徑 1.3 cm, 厚 0.5 cm)1 個漆 包 線 ( 直 徑 0.7 mm)1 捲保 力 龍 球 ( 直 徑 2.8 cm)1 粒美 工 刀1 支細 沙 紙 (1000 號 )1 張茶 凍 空 盒 子 ( 當 底 座 用 )1 個小 塑 膠 管 ( 外 徑 2.5 cm, 長 10 cm) 1 支熱 熔 膠 槍1 組相 片 一 由 漆 包 線 繞 成 之 線 圈4. 取 一 粒 直 徑 為 2.8cm 的 保 力 龍 球 , 用 美 工刀 在 其 圓 週 上 挖 掉 部 分 的 保 力 龍 而 形 成 小凹 槽 , 其 深 度 及 寬 度 皆 約 為 2mm 左 右 , 然後 再 將 漆 包 線 在 保 力 龍 球 的 小 凹 槽 上 纏 繞7~10 圈 , 最 後 再 將 線 圈 兩 旁 的 漆 包 線 拉直 , 並 用 熱 熔 膠 將 拉 直 的 漆 包 線 固 定 在 保力 龍 球 上 , 如 相 片 二 所 示 。 將 漆 包 線 纏 繞- 42 -

兒 童 創 意 科 學 實 驗 設 計 — 電 動 小 馬 達在 保 力 龍 球 上 之 目 的 為 可 在 保 力 龍 球 上 劃上 彩 色 線 條 或 圖 案 , 使 小 馬 達 轉 動 起 來 有顏 色 圖 案 變 化 之 美 感 及 球 體 轉 動 之 立 體感 。相 片 二 纏 繞 在 保 力 龍 球 上 的 線 圈5. 用 美 工 刀 或 1000 號 細 沙 紙 將 相 片 一 及 相 片二 線 圈 外 拉 直 的 漆 包 線 , 將 其 中 一 端 的 漆包 線 外 面 的 漆 完 全 刮 光 或 磨 掉 , 然 後 將 另一 端 平 放 在 桌 面 上 , 利 用 美 工 刀 或 1000 號細 沙 紙 只 刮 掉 或 磨 去 上 半 部 分 的 漆 ( 下 半部 分 的 漆 保 留 )。6. 將 兩 支 三 角 形 的 迴 紋 針 最 裏 邊 的 一 小 段 保持 原 狀 ( 打 勾 ), 其 餘 部 分 皆 將 其 拉 直 後 再使 其 稍 微 彎 曲 , 如 相 片 三 所 示 。6. 在 茶 凍 空 盒 子 的 底 部 上 面 相 距 4 cm 處 各 挖2 個 小 孔 , 將 上 述 步 驟 5 已 拉 直 的 迴 紋 針 直的 一 端 插 入 小 孔 中 , 並 用 熱 熔 膠 將 其 固 定在 茶 凍 空 盒 子 上 , 兩 支 迴 紋 針 之 間 保 持 互相 平 行 。7. 將 圓 形 小 磁 鐵 用 熱 熔 膠 將 其 固 定 在 茶 凍 空盒 子 之 適 當 位 置 上 而 成 電 動 小 馬 達 底 座 。⎠⎠8. 將 已 繞 好 及 處 理 好 的 線 圈 擺 放 在 電 動 小 馬達 底 座 上 的 迴 紋 針 支 架 上 面 , 而 成 電 動 小馬 達 ( 一 ) 如 相 片 四 所 示 及 電 動 小 馬 達 ( 二 )如 相 片 五 所 示 。9. 將 兩 顆 3 號 乾 電 池 裝 入 乾 電 池 座 內 完 成 串連 的 裝 置 , 並 在 其 導 線 末 端 各 接 上 鱷 魚夾 , 供 作 小 馬 達 電 源 之 用 。10. 用 電 源 上 之 鱷 魚 夾 , 夾 住 電 動 小 馬 達 底 座上 之 迴 紋 針 的 下 方 , 如 相 片 六 所 示 。相 片 四 電 動 小 馬 達 ( 一 )相 片 三 迴 紋 針 一 端 拉 直 後 使 其 稍 微 彎 曲 , 另一 端 保 持 打 勾 狀- 43 -

科 學 教 育 月 刊 第 273 期 中 華 民 國 九 十 三 年 十 月相 片 七 小 馬 達 轉 動 時 變 化 之 彩 色 圖 案相 片 五 電 動 小 馬 達 ( 二 )此 套 電 動 小 馬 達 之 特 點 :1. 器 材 簡 單 、 組 合 容 易 。2. 馬 達 底 座 與 電 源 分 離 , 方 便 於 乾 電 池 之 更換 。3. 馬 達 轉 動 時 配 合 顏 色 之 混 合 及 圖 案 之 變化 , 使 電 動 小 馬 達 更 富 有 趣 味 性 及 教 育 功能 。注 意 事 項相 片 六 通 電 的 小 馬 達11. 線 圈 經 電 磁 感 應 後 會 慢 慢 轉 動 起 來 , 若 無法 轉 動 時 則 可 用 手 輕 輕 地 推 動 一 下 線圈 , 隨 之 線 圈 便 會 很 快 轉 動 起 來 。 若 線 圈還 無 法 轉 動 , 則 需 將 線 圈 擺 放 的 位 置 左 右對 調 一 下 , 此 刻 線 圈 就 會 轉 動 起 來 。12. 若 在 線 圈 的 任 何 一 端 接 上 一 個 自 行 設 計的 「 圓 形 彩 色 圖 案 」, 則 當 其 轉 動 時 即 可看 出 其 顏 色 的 混 合 或 圖 案 的 變 化 , 如 相 片七 所 示 。1. 磁 鐵 的 形 狀 圓 形 與 長 條 形 皆 可 , 磁 鐵 的 大小 選 擇 不 一 定 要 大 , 但 一 定 要 選 擇 磁 力 比較 強 的 磁 鐵 , 效 果 較 好 。2. 線 圈 需 捲 緊 一 點 , 線 圈 直 徑 約 在 2~3 cm 為宜 , 不 宜 過 大 。3. 用 漆 包 線 繞 成 7~10 圈 之 線 圈 皆 可 轉 動 。4. 線 圈 兩 端 之 漆 包 線 要 對 稱 , 且 一 端 之 漆 要全 刮 乾 淨 , 而 另 一 端 則 需 將 其 上 半 面 刮 乾淨 。5. 圓 形 小 磁 鐵 與 線 圈 之 距 離 不 宜 太 大 , 可 用調 整 迴 紋 針 的 形 狀 來 改 變 二 者 其 間 的 距離 。6. 電 池 更 換 容 易 , 乾 電 池 以 新 的 為 宜 , 因 新乾 電 池 的 電 力 較 強 , 若 發 覺 轉 動 速 度 減 慢- 44 -

兒 童 創 意 科 學 實 驗 設 計 — 電 動 小 馬 達時 , 則 需 更 換 新 電 池 。7. 電 源 之 正 極 接 在 漆 包 線 半 刮 的 一 端 下 方 之迴 紋 針 上 , 而 負 極 則 接 在 漆 包 線 全 刮 的 一端 下 方 之 迴 紋 針 上 。結 論電 動 小 馬 達 之 轉 動 看 起 來 似 乎 覺 得 有 點神 奇 , 但 其 原 理 很 簡 單 , 是 應 用 電 流 、 磁 場與 慣 性 作 用 等 三 者 之 配 合 , 而 使 線 圈 轉 動 。由 於 器 材 簡 單 、 組 合 容 易 , 因 此 可 由 教 師 指導 學 童 動 手 做 , 並 可 藉 由 自 己 動 手 製 作 的 小馬 達 進 行 做 中 玩 、 玩 中 學 的 過 程 , 以 符 合 九年 一 貫 課 程 之 精 神 , 達 到 能學 到 帶 著 走 的 能 力 , 以 增 強 學 生 學 習 科 學 的興 趣 與 發 揮 學 生 創 造 思 考 的 能 力 。 若 在 此 一電 動 小 馬 達 一 經 轉 動 時 再 配 合 圖 案 上 顏 色 之混 合 及 變 化 , 使 電 動 小 馬 達 在 科 學 教 學 上 更富 有 趣 味 性 及 教 育 功 能 。參 考 資 料黃 福 坤 簡 易 電 動 馬 達 製 作 。 物 理 教 學 / 示 範實 驗 教 室 (http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm), 台 灣 師 大 物 理系 。⎠方 金 祥 「 幼 兒 教 具 製 作 」 講 義 , 大 仁 技 術 學院 幼 兒 保 育 系 , 九 十 三 年 二 月 。( 上 承 第 20 頁 )上 服 務 品 質 的 影 響 , 台 灣 大 學 資 訊 管 理 研究 所 碩 士 論 文 。8. 李 桂 慈 ,1999, 網 際 網 路 在 地 理 教 育 上 的應 用 ~ 以 台 北 市 永 吉 國 中 國 一 學 生 為 例 ,台 灣 大 學 地 理 學 研 究 所 碩 士 論 文 。9. 資 策 會 電 子 商 務 研 究 所 ,2004, 我 國 網 際網 路 用 戶 數 調 查 ,http://www.find.org.tw/0105/howmany/howmany_disp.asp?id=7010. 施 美 朱 ,2003, 以 學 習 型 組 織 理 論 探 討Web-based 學 習 環 境 之 教 學 應 用 , 資 訊 與教 育 雜 誌 ,93,66~77 頁 。11. 胡 羨 平 ,2003, 整 合 顧 客 關 係 管 理 及 線 上教 學 運 作 模 式 之 研 究 , 台 灣 大 學 商 學 研 究所 碩 士 論 文 。12. 陳 志 立 ,2003, 線 上 學 習 推 廣 之 研 究 — 以學 習 者 觀 點 探 討 線 上 學 習 與 傳 統 學 習 之比 較 , 台 灣 大 學 國 際 企 業 研 究 所 碩 士 論文 。- 45 -