操作過程與現象

本實驗的裝置能呈現磁鐵碰到障礙物時，會自動往回走，而且反覆來回運動的有趣現象。製作方法如下：

1.如圖一，取二根直立的木塊，各鑽一個洞，以便可以穿過粗鐵絲（直徑約2毫米）。

2.將二根木塊直立固定在木板上，相距約30公分，再將鐵絲穿過二根木塊的洞。洞不能太大，只要能讓鐵絲自由轉動即可。

3.將一環形磁鐵穿過鐵絲，並將漆包線綁住一個螺帽，另一端再綁在磁鐵的下方，如圖一右側。請留意漆包線綁在磁鐵上要綁鬆一點，不能綁太緊！

4.在鐵絲伸出木塊的一端，套上螺旋槳（圖一左側），螺旋槳必須套緊一點，以便可以帶動鐵絲轉動。

完成後，以吹風機（用冷風）吹螺旋槳，讓螺旋槳帶動鐵絲轉動。鐵絲開始轉動後，就可以看到磁鐵開始前進（如圖一），當磁鐵前進碰到另一端的木塊時，磁鐵會自動地往回走（如圖二）。走到另一端碰到木塊時，磁鐵又再度往回走，周而復始地不停運動。

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本實驗的原理，必須先了解環形磁鐵的磁力分佈。以長條形磁鐵而言，N極、S極位於兩側，磁力最強，中央的磁力最弱。而環形磁鐵的N極、S極位於兩側（參見圖三），其中央孔洞的磁力，以兩側為最強，中央的磁力則最弱。因此當鐵絲插入磁鐵孔洞中時，磁鐵不是以N極吸住鐵絲，就是以S極吸住鐵絲。

　　如果磁鐵以N極吸住鐵絲，如圖四，則磁鐵會往右翹起而傾斜。當鐵絲轉動後，帶動磁鐵旋轉，磁鐵會在鐵絲上滾動，由於磁鐵是傾斜的，因此可能會往左或往右前進。以圖四的例子而言，鐵絲為逆時針方向轉動，帶動磁鐵以逆時針轉動（圖四右側），由於磁鐵向右傾斜，因此磁鐵會沿著鐵絲往右運動了。當磁鐵往右運動，碰到右邊直立的木塊時，磁鐵先被迫直立，當磁鐵變成以S極吸住鐵絲之後，成為向左傾斜（如圖五），由於傾斜方向相反，因此磁鐵變成往左運動，就離開了右邊的木塊。當磁鐵往左運動碰到左邊直立的木塊時，又會被迫直立再換成N極吸住鐵絲，如此反覆進行，就形成磁鐵來來回回的運動了。

　　至於磁鐵下方要掛一個螺帽的原因，是為了要增加往下的作用力，加強磁鐵與鐵絲之間的摩擦力，使磁鐵可以確實的緊貼著鐵絲轉動。

1.環形磁鐵要選用孔洞大一點的，如果孔洞太小，磁鐵的傾斜程度會降低，使得往前運動的程度不明顯。

2.粗鐵絲務必保持水平筆直，否則轉動後容易產生震動，使得磁鐵在鐵絲上跳動，影響運動的順暢性。建議可使用腳踏車車輪的輻條鐵絲（腳踏車行有售），較為方便省時。

3.漆包線綁了螺帽，掛在磁鐵上時，漆包線不能綁太緊，必須讓磁鐵可以滑動，亦即磁鐵轉動時，不會帶動漆包線一起轉動。

4.參考來源Toys from Trash的原始製作，是以小馬達帶動鐵絲旋轉。但是版主實驗時，發現小馬達的轉速太快，很容易使鐵絲的震動太激烈。因此改良為用吹風機吹螺旋槳，避免震動過大的問題。

5.本實驗的原理不是很困難，國小高年級應可理解，但是製作較為困難，建議以半成品的方式，讓學生進行組裝。在教學上，可以指導學生進行以下的實驗或討論：(1)仔細觀察磁鐵在運動過程中，是直立的還是傾斜的？為什麼呢？(2)「磁鐵的傾斜方向」與「鐵絲的轉動方向」有何關係呢？(3)磁鐵中央孔洞的大小，會如何影響運動情形？孔洞越大會越好嗎（運動速度與順暢性）？(4)垂掛的螺帽數量，又會如何影響運動情形呢？

Toys from Trash: Magnetic to and fro. http://arvindguptatoys.com/toys/Magnetictoandfro.html