《电磁波如何产生》doc版.doc

摘要：（一） 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。（二） 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。（三） 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？壹、 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，稱為電磁波貳、 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) 肆、 研究過程及方式：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)A處測得電磁波為最大燈座（A）拆解後圖2 (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(圖5) (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(圖6)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)，測量電磁波大小金屬片 (圖7)金屬片(圖8)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。 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、研究結果一、 研究家電電磁波大小並比較控制變因:與家電距離0cm時的測量值測量家電位置電磁波大小（mG）小型立式電風扇馬達兩側105馬達後方1.9小型綠放音機正前方0.3正後方1.4電視JVC後方正上方243後方兩側35.7螢幕正前方44.5Panasonic（全平面電視）後方正上方20.8後方兩側3.7螢幕正前方17.3太尹西屋螢幕正前方21.5DVD廠牌：Frigidaire正前方10.0電風扇歌林弱風馬達兩側191.9馬達後方4.7中風馬達兩側213馬達後方7.0強風馬達兩側287馬達後方17.1聲寶弱風馬達兩側77.0馬達後方5.8中風馬達兩側149.0馬達後方6.0強風馬達兩側280馬達後方14.4檯燈底座上971音響後兩側1235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:檯燈測量器的位置二、 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 1-1：電磁波檢驗儀在磁鐵正前方測量 電磁波磁鐵個數1.5V3V6V9V12VmGmGmGmGmG00.50.650.71.04.63115.148.550.770.681.0214.851.646.150.174.8315.146.851.855.267.044.076.7128.2131.7145.755.9137.9181.0240.1215.0684.8158.3189.6211.5215.078.8187.0269.8345.0360.58167.4279.8345.5431.0445.29198.0343.0431.0497.0528.010170311.0365.0423.0439.011111.0208.0245.8327.0359.5磁鐵照序掉拿（置於前方）0100200300400500600123456789101112磁鐵（個）電磁波（mG）數列1數列2數列3數列4數列5數列6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測量器的位置 電磁波磁鐵個數1.5V3V6V9V12VmGmGmGmGmG01.21.51.72.32.81113845.52.32.82935405668.8312.535.34351534216795.8131.5132.254288.1121.3188.619961534.5294333.57164426.557.576.8834.77679.1137.6162.993476.885.6145169.31033.472.6111.3174175.71130.474.194125.3120.5磁鐵依序增加(置於兩側)050100150200250123456789101112磁鐵(個)電磁波(mG)1.5V3V6V9V12V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。測量器的位置(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電磁波磁鐵個數1.5V3V6V9V12VmGmGmGmGmG0（全黏土）0.40.50.50.70.852（9個黏土）18.042.561.070.571.54（7個黏土）13.040.572.584.584.56（5個黏土）17.864.896.0116.0125.58（3個黏土）40.582.5117.0133.5155.010（1個黏土）93.4195.2260310355.111（0個黏土）56.7129.7203.8229.0278.3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，電磁波並未為最大測量器的位置2-2:電磁波測量器置於旁邊 磁鐵數(個)1.5V3V6V9V12V01.31.51.72.02.50260.2134.8165.0188.5187.5449.4125.2133.558.5160.5661.611.814.6420.6122.78114.2196.7234.5280.2283.310121.8207.1275.0355.0388.51148.5140.8178.6292.3358.0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(一) 距離對電磁波大小之研究1-1:家電測量家電位置電磁波大小（mG）距離0cm5cm10cm小型綠放音機正前方0.30.20.2正後方1.40.20.2電視JVC後方正上方243119.570.6後方兩側35.711.46.4螢幕正前方44.530.425.6Panasonic（全平面）後方正上方20.813.49.3後方兩側3.72.91.6螢幕正前方17.312.38.太尹西屋螢幕正前方21.517.812.5DVDFrigidaire正前方10.01.01.0電風扇歌林弱風馬達兩側191.917.812.5馬達後方4.717.812.5中風馬達兩側21312.55.2馬達後方7.012.51.3強風馬達兩側28712.56.6馬達後方17.112.50.7聲寶弱風馬達兩側77.012.57.8馬達後方5.812.54.0中風馬達兩側149.012.55.1馬達後方6.012.51.6強風馬達兩側28012.55.9馬達後方14.412.51.6小型馬達兩側10520.94.6馬達後方1.90.80.5檯燈底座上971321198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距離（cm）02468101214161820電磁波大小（mG）8808107626535904013952301055221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，以細繩固定放置方向材質 直立式（mG）橫式（mG）實驗1實驗2實驗3實驗1實驗2實驗3空白實驗69.197.159.069.197.159.0銅68.688.850.667.662.349.6鋅67.486.248.961.887.5 49.8鐵44.883.946.134.630.825.3鉛57.280.448.452.160.649.7鋁64.273.648.861.873.849.9鎳55.271.948.550.546.832.8 直立式: 橫式: 由上實驗得知:金屬鐵的阻隔能力最好，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。四、 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第一天(4/1)第二天(4/2)第三天(4/3)標號（距離）電磁波(mG)生長情形發芽數(顆)生長情形發芽數(顆)生長情形發芽數(顆)（0cm）760O00（13cm）39.8O 14(26cm)2.80O 26（39cm）0.5 O58對照組0.00 O47註： O表示未發芽第四天(4/4)第五天(4/5)編號生長情形發芽長葉子枯萎生長情形發芽長葉子枯萎ABCD對照組由上結果得知: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日期 生 長 情 形 記 錄第一天將綠豆置於通風良好的窗口第二天綠豆和第一天相同，並沒有明顯生長情形第三天有5棵綠豆發芽第四天1.發芽的開始生長，但未長得如自然狀態的緣豆好。2.有些綠豆仍沒有發芽第五天到了記錄第5天的時候，似乎之前受到檯燈電磁波影響的綠豆生長極為茂盛，長的欣欣向榮但有些並沒有發芽的情形。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。參、 討論一、 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。二、 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: 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。 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。 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。 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。三、 (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。(二)發現距離為影響電磁波的主要原因，如下表所示：測量家電位置0cm小型立式電風扇馬達兩側105馬達後方1.9小型綠放音機正前方0.3正後方1.4電視廠牌：JVC後方正上方243後方兩側35.7螢幕正前方44.5電視廠牌：Panasonic（全平面電視）後方正上方20.8後方兩側3.7螢幕正前方17.3電視廠牌：太尹西屋螢幕正前方21.5DVD廠牌：Frigidaire正前方1.0電風扇廠牌：歌林弱風馬達兩側191.9馬達後方4.7中風馬達兩側213馬達後方7.0強風馬達兩側287馬達後方17.1電風扇廠牌：聲寶弱風馬達兩側77.0馬達後方5.8中風馬達兩側149.0馬達後方6.0強風馬達兩側280馬達後方14.4 四、 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，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，發現可繼續生長；自然生長組移至電磁波照射組，無法正常生長，皆枯萎。(但因不可使