操作過程與現象

日常生活常看到的磁鐵實驗，幾乎都是吸引鐵的現象，但是有一些物質不會被磁鐵吸引，反而是和磁鐵排斥喔！此種性質稱為「反磁性（或抗磁性，diamagnetism），列舉三個實驗如下：

一、懸浮石墨

首先需要一片「熱解石墨」（pyrolytic graphite），化學材料行大多只賣顆粒（粉狀）的熱解石墨，台灣買不到片狀的，版主是在淘寶網買的。

其次是「方形」的強力磁鐵（台灣的購物網買得到），將強力磁鐵排列成3 x 3的陣列，如圖一（註：2 x 2也可以）。然後將一小片熱解石墨放在強力磁鐵上，結果熱解石墨就會懸浮在強力磁鐵上方（如圖二），而且位於磁鐵的交接處。如果用鉛筆輕輕碰觸熱解石墨，石墨就會左右搖擺，不會脫離磁鐵。（註：如果太用力，熱解石墨會移動到另一個磁鐵交界處，甚至會掉下來）

二、鉛筆芯

鉛筆芯含有石墨的成分，因此也具有反磁性。但是鉛筆芯的反磁性很小，不容易觀察。實驗時將自動鉛筆的鉛筆芯綁在縫衣線上，如圖三，注意要綁在鉛筆芯的中央，讓鉛筆芯可以保持水平。

接著將強力磁鐵靠近鉛筆芯的一端，如圖四，注意磁鐵不要碰觸到鉛筆芯。結果可以觀察到鉛筆芯被磁鐵排斥的現象。

三、水

除了石墨之外，水也具有反磁性。實驗方法如下：

1.取一厚0.5公分的保麗龍板，裁切為船的形狀，如圖五。

2.在保麗龍船的正中央（重心位置），挖一個小洞，以便可以插入試管。注意：如果洞不是位於重心，插入試管後會「翻船」喔！

3.將試管裝水約半滿，再插入保麗龍船中央。

4.將強力磁鐵靠近試管裝水的部分（如圖六），仔細觀察保麗龍船是不是會開始往前運動呢？請注意實驗過程，磁鐵不可以碰到試管喔！

 觀賞實驗影片（22.1M）

很多物質在磁場中，會被靠近的磁鐵「磁化」而產生不同的磁性，而且有不同的「磁化率」，依磁化方向基本上有以下三類：

1. 鐵磁性（Ferromagnetism）：主要特性是具有很大的磁化率，具有自發性的磁化現象，亦即在外部磁場的作用而磁化之後，即使外部磁場消失，依然能保持磁化狀態。各種材料中以鐵最廣為人知，故稱為鐵磁性，其他還包括：鈷、鎳、釓等等。

2. 順磁性（paramagnetism）：在外部磁場的作用而磁化時，磁化方向與外加磁場相同，因此會被磁場吸引，但是磁力效應非常弱。順磁性物質相多，包括：鹼金屬、鹼土金屬、二氧化碳、氧氣等等。

3. 反磁性（diamagnetism）：在外部磁場的作用而磁化時，磁化方向與外加磁場相反，因此會被磁場排斥，其磁力效應也是非常弱。「熱解石墨」是常溫下反磁性最強的物質，在強力磁鐵產生的反磁力，就能夠抵消自身的重力，形成穩定懸浮狀態。其他反磁性物質包括：水、石油、水銀、金和鉍等等。

1.熱解石墨的懸浮實驗，必須使用方形的強力磁鐵，不能使用圓柱形的。磁鐵建議排列為2 x 2即可，如果購買的強力磁鐵太薄，必須使用二層的強力磁鐵（共8個強力磁鐵）。

2.在教學上，熱解石墨、水的反磁性實驗，國小中低年級就可以進行。而水與保麗龍船的實驗，比較適合國中以上學生。此外，可以指導學生進行以下探究實驗：(1)不同廠牌以及不同型號的鉛筆芯，反磁性的實驗結果有何差別？(2)製作水、保麗龍船的裝置，比賽誰的船可以跑得最快？或是通過一定距離，花的時間最少？

2.科技部高瞻自然科學教學資源平台。磁性物質（Ⅰ）-反磁性、順磁性。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=22512

3.YouTube影片：(1) https://www.youtube.com/watch?v=jyqOTJOJSoU

(2) https://www.youtube.com/watch?v=zwbYgsrNk-A