【电磁现象】.doc

【電磁現象】 演講者:林俊源老師 前言: 由於大家大都是【文組】為主的同學，因此我們先嚐試的瞭解在科學上對電與磁的認知。在底下的內容中，沒有任何數學式子，內容有許多是大家早已在國中或高中學過的，不會太艱深。因此，希望大家在心態上可以注意一些事情：底下要講的東西是真實的東西（世界上在發生的東西），且內容是主宰我們這世界的定律。所以這些東西再也不只是書本上的內容，而是與我們這個真實的世界有關連東西！ 【電】的現象 人類察覺到【電磁現象】是很早以前的事情，比人類有歷史的記載還要久遠。例如:天空打雷我們知道是電的現象，只是當時的人不知道如何去解釋而已！ 小時候玩的小遊戲，拿梳子摩擦衣服，就可以吸起小紙片！這是一個最簡單的電的現象！這與科技無關，是人類有知覺以後就已經察覺到的電的現象！ 而我們現在是如何解釋此現象呢？我們知道這中間存在兩種電荷，即為【正電荷】與【負電荷】。一正電荷與一負電荷會互相吸引；兩正電荷或兩負電荷會互相排斥。我們如何證明電的作用力有排斥與吸引呢？拿擦過棒子的布或某些東西的布，有另一個被布擦過的棒子在那邊會被布吸引過來；或拿兩支一樣程序製成的棒子會互相排斥；或拿兩塊布在一起也會互相排斥。從這樣簡單的實驗中，我們知道電荷有吸引與排斥的力！什麼是物理？只是一些整理過的事情！把這些整理過的事情，知道有排斥與吸引力，觀念化成有兩種電荷，命名為正電荷與負電荷。同性電荷會互相排斥，異性電荷會互相吸引。 我們可以發明很多很多的觀念，有些觀念很令人困惑而被遺忘；有些觀念有價值而被流傳；或只是一時被利用，重點是這些觀念到底有沒有用呢？是否可以繼續描述更多的事實呢? 上述所描述電的現象如果是對的，在生活上有什麼實際效用呢？例如:【噴墨印表機】，印表機的噴嘴頭所噴出來的墨水當然是沒有帶電荷的，經過某個裝置過後會帶電荷，之後有兩個板子，可以控制板子上裡的正負電，如果墨水滴是帶正電，在板上中會被正電排斥被負電吸引，而控制板子的電負電，讓墨水滴的偏向可以控制，這樣就可以在你要印的物件上噴到墨水而有影像了！ 【雷射印表機】，裡面有一個滾筒狀的物品，上面有很好的材料，在雷射光打在上面時會帶電荷，因此你只要把雷射光照在你要影印的那個圖型（文字）上，照光完後就在圖型（文字）上帶電，再來把粉末噴上去，有如一開始所講解的梳子可以把紙吸起來，然後滾筒滾過去以後，只有被吸附的地方有粉末，也就是有了圖像了，其他地方就沒有東西，粉末就會掉落回去！【影印機】也是運用類似的原理！因此靜電是我們日常生活就在使用的知識，並不是死板板的在書裡面的死知識！ 以【神經細胞】為例，鉀離子在細胞裡面多；鈉離子在細胞外面多，任何東西都會由濃度高的擴散到濃度低的地方。因此，鈉離子會想往細胞裡面擴散，鉀離子會想往細胞外面擴散，但是神經細胞膜在兩側建立起了電位，我們生命的現象就是在根基在這些電位差之上！因此，鉀離子想往外擴散被正電荷排斥，鈉離子想往裡擴散也被正電荷排斥，這是在神經細胞處於正常狀態（沒有指令）的情況下的情形！ 當有一個刺激出現時，鈉離子會往內跑，然後鉀離子會往外跑，當我們去量負電位（膜的內側）的時候，一開始是負電位，然後變成稍為正的電位，再來又變回負電位，這代表一個刺激已經過去了！神經的訊號就是經由每一個部位訊號的傳達，因此，如果在神經細胞膜測量到這樣的電位變化，這表示有一個神經訊號過來了，這就稱為【神經傳導】！ 【神經傳導】的情況是在幾十年前才被發現的，原來神經細胞的作用，是一個完完全全【電路】的作用！ 當一個神經不斷的被刺激，膜內的鈉離子愈來愈多，膜外鉀離子也愈來愈多，因此，細胞必須把鈉送回外面，使膜面鈉濃度比膜內的濃度高，鉀也是如此，這樣一個復原作用會消耗人生命活動所需能量的25%！ 【磁】的現象 磁鐵外部的磁場是由N極出來S極進入，磁鐵內部是由S極跑向N極，我們如何知道磁場的方向是這樣子的呢？費曼說:近代科學是一個實驗科學，任何科學的東西一定要有實驗來證明。因此，我們可以做一個小實驗證明磁場的路徑方向，把鐵粉灑在磁鐵周圍，稍為抖動一下，就可以很清楚發現一些條紋，可以看出磁鐵外部磁場的行徑方向！再者，把線圈捲成圓形，變成一個螺形線圈，通入電流，也可以發現通電後的線圈有磁場的紋路，也可以發現內部與外部的磁場的方向了！ 地球本身就是一個【大磁鐵】，我們將指針指向北邊的方向定義成N極，根據定義（N極與S極互相吸引），地球這個大磁鐵在北極的地方是S極，地球磁場大約是0.5高斯左右！為什麼地球本身就是一個大磁場呢？這牽涉到艱深的物理，暫不解說！ 如果你認為地球磁場不會變，那你就錯了！地球磁場在很多時候，地磁南北極是會亂跑的，這一百多年來已經變化了很多了，甚至有時候地磁南、北極會互換（只不過從人類使用指針開始，沒有經歷這樣巨大的變化），根據地質記錄，地磁南、北極的互換可以在短短