2-4-5-7 觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果，以及探討流體受力傳動的情形。

2-4-5-8 探討電磁作用中電流的熱效應、磁效應。

2-4-6-1 由「力」的觀點看到交互作用所引發物體運動的改變。改用「能」的觀點，則看到「能」的轉換。

8-4-0-6 執行製作過程中及完成後的機能測試與調整。 

一般市售馬達，需要不斷改變電流方向，以維持馬達的連續旋轉。

單極馬達是英國科學家法拉第在1821年發明的，他發現不需要改變電流方向，就可以讓馬達持續轉動。

但是目前一般製作的單極馬達，需要正負極不斷接觸與短路，十分耗費能源，請觀賞下列影片 https://www.youtube.com/watch?v=yUToL9WAK8I(2 分鐘)

本活動使用之「節能單極馬達」，由於轉子的支點，就是轉子的質心，因此形成平衡、節能狀態，並且可以利用轉動後的「滑動」現象，使「轉動慣量」獲得最佳利用，往往轉動10圈才用電一次，具有十分節能的效果。請觀賞影片：

• https://www.youtube.com/watch?v=ZhlzM9G-cNc  (2分鐘) 

• https://www.youtube.com/watch?v=8imwjTRvcBU(1 分鐘)

由於馬達耗用全球終端電力約 50%，所以製造廠如何提高馬達效率，是節能科技的重要環節；民眾如何選用高效率馬達，是環境保護的重要環節。

政府正逐年提高馬達能源效率基準，例如於 2015 年推出 IE2 能源效率基準；2016 年推出 IE3 能源效率基準，進而與國際接軌。如順利完成後，約可節電達 15％。

根據我國 2016 年 7 月 1 日開始實施的 IE3 基準(附件 1)，2 極全閉型 150kW 馬達，「額定滿載效率」高達 95.4%，使馬達能源效率接近「零耗損」的狀態，符合了「節能環保」的世界潮流。 

(一)共用器材(以全班分 6 組計算)：

• 轉子模型圖 6 張(附件 2) 

• 正方形木板 6 片(邊長 14cm，厚 1cm 以上) 

• 鐵釘 28 支 x 6 組(長度約 3cm) 

• 電線 12 條(長度 40.5cm，線徑 1.6mm) 

• 短銅管(P1.25)12 只

• 轉子凹槽銅座 6 只 

• 圓柱形釹磁鐵 18 片(直徑 13mm，高 3mm) 

• 小鐵鎚 6 支

• 剝線鉗 2 支

• 壓接鉗 2 支(P1.25 用)

• 斜口鉗 2 支

(二)參加活動學生自備器材：

• 3號乾電池1顆美工刀1支 

第一部分時間：5分鐘

教師講解馬達耗用全球終端電力約50%，及政府正逐年提高馬達能源效率基準，以便與國際接軌。

1. 參閱下列「能源科學動手做」PPT 第 49 頁，講述我國提高馬達能源效率概況 http://creative-science.hlc.edu.tw/ifile_dwif.asp?id=67&vid=119317

2. 我國 2016 年 7 月 1 日開始實施的馬達能源效率 IE3 基準，請參閱附件 1。 

1. 馬達耗用全球終端電力約 50%，我們應該如何選用節能馬達？
   參考答案：目前選用符合能源效率基準 IE2 的馬達；2016 年 7 月 1 日以後選用符合 IE3 基準的馬達。

2. 簡要敘述單極馬達轉動原理。
   請參考下列影片內容 https://www.youtube.com/watch?v=qvRPr7fP0vo(5 分鐘)

3. 本活動製作的「節能單極馬達」，略述其節能機制。
   參考答案：由於本活動裡，馬達轉子的支點，即是轉子的質心，因此形成平衡狀態，並且可以利用轉動後的「滑動」現象，使「轉動慣量」獲得最佳利用，往往轉動 10 圈才用電一次，因此達到節能效果。 

實驗安全事項請小心使用美工刀及鐵鎚，勿傷及自己。

實驗廢棄物處理電線 PVC 塑膠皮，屬於資源垃圾，請回收。

教學心得(本活動之效益)

1. 從動手做活動，體會「節能環保」的意涵，進而實踐於日常生活中。

2. 進行轉子的機能測試與調整，培養學生的耐心。

3. 據全國約 10 位特教老師親口敘述：本教具旋轉時，會使人精神集中，而形成心流經驗(Experience of Flow，或稱流暢經驗、沉浸體驗)。對情緒或行為障礙學生，具有減緩症狀之效果。心流經驗是指一個人完全專注在某種活動時，行動與意識緊密結合，產生高度的興奮及充實感，會覺得時間過得很快，甚至忘記時間的存在。心流經驗可以創造主動學習的內在動機，而達到「課程美學」的最高境界 

 未來少年‧梅期光創意科學實驗室

壹、準備活動

 ★教師準備：

一、活動材料(贈送給參加活動同學)

1. 電線(每人 1 條)(長度 40.5cm，線徑 1.6mm)

2. 轉子凹槽銅座(每人 1 只)

3. 圓柱形釹磁鐵(每人 3 只) (直徑 13mm，高 3mm) 

二、活動共用工具(不贈送給參加活動同學)

1. 已釘好鐵釘的轉子模型(請使用附件2製作) 製作過程影片如下 https://www.youtube.com/watch?v=Jfuep91FiFw(製作轉子模型，3 分鐘)

2. 剝線鉗

3. 斜口鉗

★學生準備： 

3號乾電池1顆

貳、闖關之前

請仔細觀看以下 2 則製作、調整、操作的短片

https://www.youtube.com/watch?v=T15z4k9WFFY  (轉子製作─勾接法，7 分鐘)

https://www.youtube.com/watch?v=R6qLzCoAxao    (旋轉表現─勾接法，2 分鐘)

参、進入關卡（1 至 4 項 7 分鐘可完成）

1. 轉子剝線

2. 轉子彎屈及勾接

3. 定型

4. 進行轉子的機能測試與調整

肆、闖關結束（其餘 3 分鐘，用於等候共用材料，順便可以培養學生「安靜等候」的美德與耐心！ ）

• 過關最低標準：轉動2圈用電一次

• 學生自己製作的「節能單極馬達」是最好的獎賞，不須另發獎品。

• 學習單做為回家作業 

項目.材料 / 數量/金額 (元)

1. 電線1條(長度 40.5cm，線徑 1.6mm) ／每人次／2元

2. 圓柱釹磁鐵3個(直徑 13mm 高 3mm)／每人次／8元x3個=24元

3. 轉子凹槽銅座／每人次(訂製500只以上計算)／30元

4. 獎品費：學生自己製作的「節能單極馬達」已經是最好的獎賞，不須另發獎品／0元

以上材料贈送給參加者，共計 ：56 元

非贈送品（工具類）／數量

1. 轉子模型1組(正方木板邊長 14cm，厚 1cm 以上)，含鐵釘28支/每10分鐘約可5人共用 ／30 元

2. 剝線鉗1支/每10分鐘約可5人共用 ／120 元

3. 斜口鉗1支/每10分鐘約可5人共用 ／65 元

以上屬於共用工具，非贈送品，共計：215 元（如學校已有上述工具，則無需購買） 

參加者自備材料／數量 

1. 3號乾電池/1顆 ／0 元