條形磁鐵磁場

關於這個模擬實驗

此模擬把條形磁鐵的磁場模擬為偶極子。鐵屑與指南針針會沿當地磁場排列，磁力線則由 N 極繞到 S 極。強度滑桿的範圍由 10 至 200 毫特斯拉，按鈕可對調磁極或旋轉磁鐵。讀數顯示磁極處、軸上以及側面 6 cm 處的磁場。適合用於講解磁極、磁力線永不交叉或中斷，以及磁場如何隨距離減弱的課題。

學生可以探索什麼

按「對調磁極」，看看每根指南針針如何轉向，跟隨新的磁場方向。
把「強度」由 80 調至 200 mT，比較前後的「磁極處的磁場」讀數。
比較「軸上，6 cm」與「側面，6 cm」的讀數，看看軸向的磁場較強。
關閉「磁力線」以只看鐵屑，然後再開啟，並沿磁力線由 N 極追蹤到 S 極。
關閉「旋轉磁鐵」，讓磁鐵保持靜止，研究鐵屑圖樣的一個視角。

學習目標

1描述條形磁鐵周圍磁場的形狀。
2解釋磁力線由 N 極射出、由 S 極進入，且永不中斷。
3利用指南針針與鐵屑找出磁場的方向。
4比較磁極附近與較遠處的磁場強度。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。此模擬可免費使用，可在任何現代瀏覽器上運行，包括電腦、平板電腦與互動電子白板，無需註冊。

為什麼磁力線永不交叉？

在每一點，磁場只有一個方向，因此兩條線交叉便表示同一點有兩個方向。磁力線構成閉合環路，由 N 極射出，並在磁鐵內部由 S 極重新進入。

磁鐵的磁場如何隨距離改變？

對於條形磁鐵這類偶極子，磁場大致與 r 的三次方成反比減弱，因此離開磁鐵時會迅速減弱。模擬讀數比較了軸上與側面 6 cm 處的磁場。

我如何在課堂上使用？

使用「強度」滑桿、「對調磁極」按鈕，以及「磁力線」與「旋轉」的開關。拖動即可旋轉視角。請學生在對調磁極前後，先繪畫鐵屑圖樣。

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