[國小組]無線充電
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壹、活動目標 Goal
無線充電是未來科技的趨勢，目前日常所見就是各廠牌手機無線充電，這項有趣的議題，為我們帶來安全、耐用、方便等諸多好處。 六年級學生在電磁鐵單元中，運用漆包線捲線圈，通電之後產生磁場，即所謂「電生磁」。然而根據西元 1831 年法拉第發現：當線圈內的磁場發生變化時，會感應產生電流，這電流稱為感應電流，即所謂「磁生電」。有電流必定產生磁場，但有磁場未必產生感應出電流。必須電流、磁場不斷振盪變化，才有感應電流發生。因此，本活動藉由電磁感應的原理，讓接收端線圈產生電流，使二極體發光。
大概念 Big Idea
線圈通電後會產生磁場，進而感應周遭線圈產生電流。
核心問題(探究問題) Essential Question
如何利用電磁感應，將能量傳送至用電的裝置
（發光二極體）？
教學對象
國中生 7-8年級
國小生 5-6年級
教學時間
80-90分鐘 （約2 節課）
透過實驗結果，學生將能夠...
透過觀察與實作，了解電磁轉換的現象，達到電力的無線輸送。
藉由實驗，運用漆包線線圈、電阻、發光二極體等簡易材料，在傳輸距離短的情形下，觀察電磁感應。
作者(服務單位)
沈敬堯
(花蓮縣立北埔國小 )柯凱珮
(花蓮縣立北埔國小 )
通訊作者e-mail
沈敬堯 ca831842@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
※十二年國教素養導向綱要
【自然科-學習內容】
Ba-Ⅳ-1 能量有不同形式，例如：動能、熱能、光能、 電能、化學能等，而且彼此之間可以轉換。 孤立系統的總能量會維持定值。
Kc-Ⅳ-6 環形導線內磁場變化，會產生感應電流。
INa-Ⅲ-6能量可藉由電流傳遞、轉換而後為人類所應用。利用電池等設備可以儲存電能再轉換成其他能量。
INd-Ⅱ-8 力有各種不同的形式。
【自然科-學習表現】
ti-Ⅳ-1 能依據已知的自然科學知識概念，經由自我或團體探索與討論的過程，想像當使用的觀察方法或實驗方法改變時，其結果可能產生的差異；並能嘗試在指導下以創新思考和方法得到新的模型、成品或結果。
ah -Ⅲ-1 利用科學知識理解日常生活觀察到的現象。
參、活動原理 Theory
電能磁能互相轉換，達到電力的無線輸送。
利用磁場變化以產生感應電流的現象，由發射端線圈通電後產生感應磁場，使接收端線圈因磁場改變而產生電流，實現了電力無線傳送。
發射端線圈與接收端線圈需互相靠近以進行傳輸。
肆、活動材料 Material
器材
3號電池、電池座（兩槽串聯）、發光二極體燈泡、漆包線、砂紙、剪刀、三極體、電阻、四孔端子線。
藥品
無
伍、活動步驟 Step
第一部分
老師指導學生分組收集資料或請學生攜帶「可以無線充電的物品」。
從學生攜帶來的電動牙刷、手機等物品引發學生思考：「無線充電不需要電源線與插座，因此能避免插座或插頭之接頭氧化或故障的問題。但是，它們是運用何種方法進行充電呢？」
指導學生利用網路或書籍收集關於法拉第電磁理論與不同方式的無線充電原理。
複習六年級所學，電磁鐵「電能生磁」的原理、五年級的超距力。
第二部分
活動二、模型示範與分組製作
教師首先演示利用感應線圈進行點亮燈泡的實驗（即接下來要指導學生的實驗），讓學生先體驗一下感應線圈的效果。
教師指導各組製作線圈：
(1) 利用漆包線捲圈（可利用棉花棒盒來協助捲線），前端需預留食指長度。當捲至20圈 時，拉出一個中間線段留在外頭稍微轉幾圈固定，繼續以同一方向再繞20圈。纏好之後拿下，將頭尾預留的線段固定住，製作出甲線圈(發射端)。
(2) 同樣利用漆包線，纏繞25圈的線圈，頭尾同樣預留線段並固定住，製作出乙線圈(接收端)。
(3) 用砂紙將預留線段的漆磨除，甲線圈的中間線段也要記得磨除。
教師指導各組電路組裝：
(1)將四孔端子線有孔面朝上，黑線位於左邊。
(2)將三極體的三根針腳插入左邊三個接孔中，小心壓緊，確定不會脫落。
(3)將電阻線插入第2及第4個接孔，再次確認沒有插錯。
(4)將端子線的黑線與電池盒的黑線相接，電池盒的紅線與甲線圈的中間線段連接。
(5)將端子線的2條紅線分別與甲線圈的頭尾線相接。
(6)把發光二極體的兩支針腳折成勾勾形狀，將乙線圈的頭尾線段與兩支針腳相接。
(7)裝入電池進行測試：將兩個線圈靠近，觀察發光二極體燈泡是否亮起來。
第三部分
一、教師行間巡視，查看各組實驗的結果。若燈泡沒亮，先檢查線是否接好。
二、教師提出問題進行歸納與討論：
(問題1) 說一說，為什麼發光二極體燈泡會發亮？
(問題2) 想一想，哪一些物品會影響無線充電？
請各組同學歸納師生討論後的答案，並將討論結果記錄在筆記本上。
教案學習單
（待調整）
1. 兩個線圈中間沒有電線連接卻能讓二極體發亮，請問是什麼方式傳輸能量？
2. 你認為無線充電還可以運用在哪些地方？請寫出或畫出來。
3. 無線充電是屬於哪一種作用力？（1）接觸力（2）超距力（3）摩擦力
答案：
1. 電生磁，磁生電
2. 電動車充電、水族箱清潔設備（打氣或過濾系統）、防災臨時照明
3.（2）
實作注意事項
安全事項提醒
電流與電壓雖然小，但是請注意不要觸電。
活動廢棄物處理
無
參考資料
國立編譯館（1974）。自然科教學指引手冊。北市：國立編譯館。
科技大觀園scitechvista.nat.gov.tw/c/sf7J.htm
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
教師準備：
1. 闖關地點預先放置長桌子。
2. 準備材料：
三號電池、電池座（兩槽串聯）、發光二極體燈泡、漆包線、砂紙、剪刀、三極體、電阻、四孔端子線。
3. 張貼操作說明海報。
4. 印製闖關卡：闖關卡為雙面，正面是闖關順序蓋章處，背面則是學習單。闖關卡請用較厚的紙張印製。
5. 準備過關印章。
學生準備：
1. 異質分組，每一組約4人。教師在闖關前先發下闖關卡交由組長保管。
2. 各組推派1-2位捲漆包線身手俐落的同學，由他們捲漆包線較為快速。
貳、闖關之前
關主及學生就位，關主負責解說闖關步驟、說明器材，副關主則指導學生進行操作。
宣導學生不要在場內奔跑，闖關時需站立於長桌外側面向關主。
叁、進入活動
關主請小組列隊，小組向關主問好。
關主介紹關名「無線充電」，利用海報說明操作過程。
各組派2位組員捲漆包線，其他組員負責學習電路組裝。
組裝完畢後，關主指導連接線路，將兩個線圈靠近，燈亮即過關。
關主掌握時間及隨時給予指導，闖關結束，小組離開前往下一關。
肆、活動結束
書寫3題學習單問題，收回闖關卡。
預算表
預算表
每人次／每組的材料及預算（*以一組為單位）
3號電池/8個/$108
3號電池/8個/$108
- 電池座/4 個 /$60
- 發光二極體燈泡/8個 /$640
- 漆包線/各1張 / $4
- 砂紙/4張 / 學校自備
- 電阻/4個 / $4
四孔端子線/4個/$80
三極體 /4個/$56
剪刀 /4支/學校自備
總計 / 每人次(或每組) / $43
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