电磁波如何产生

（1）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。

（2）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。

（3）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？

1、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

2、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)

4、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)

(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

(圖7)

(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

1、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

             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

2、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

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

電磁波

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。

(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

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

2-2:電磁波測量器置於旁邊                                                

結果：（1）發現磁鐵在３～７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

(1)距離對電磁波大小之研究

1-1:家電

1-2.不同距離下，測量檯燈所生成的電磁波

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

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。

4、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

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

              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。

3、討論

1、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。

2、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:

1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。

2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。

3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。

4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。

3、(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：

4、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。(但因不可使用大型生物，所以實驗僅做綠豆。)

註:電磁波: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。電磁波之傳播並不需要媒介物，是電磁場振盪的結果。電場、磁場與波的傳播方向互相垂直。在真空中，其速度約為3×108m。在介質裏速度稍慢，隨波長而變。遇到良好導體，電磁波大部分被反射。電磁波所帶的能量均分於電場與磁場之中。其波譜所包括之頻率範圍甚廣

4、結論

一、研究家電電磁波大小並比較

(1)距離越遠，所測得的電磁波越小，但並未見成反比關係。

(2)因距離而減小的電磁波強度比金屬阻隔而降低的電磁強度還大。

(3)開機時間與電磁波亦有關連：開機時間越長，電磁波越大

二、探討電磁波產生之因素

（1）單單只有使用直流電電磁並不會產生電磁波，但加入其他電器後，就有電磁波的產生，因有電器內有變電的存在之故。

 (2) 所用磁鐵越多，則產生的電磁波越大。

    （3）轉速越快（電壓越大），則產生的電磁波增加。

     (4) 同樣的轉速，電壓愈大 ，可產生較大的電磁波，但其關係，我們正努力找出其關係式

三、研究各種金屬阻絕電磁波

（1）磁波的金屬，能夠阻隔掉最多電磁波：鐵

　〈鐵＞鎳＞鉛＞銅＞鋁＞鋅〉

（2）將金屬片橫放所隔絕的電磁波較多，（因變壓器置於檯燈底座），由此可得知檯燈的電磁波有極大部分是由電磁波發出

四、研究生物在不同電磁波強度下生長之情形

發現置於檯燈底座變壓器部分的綠豆，其生長較為稀疏，且比同期生長的綠豆生長更為緩慢，推測電磁波有可能導致生物生長遲緩。（註：因為不能使用較大型的生物（動物）做實驗，所以以上推論結果僅以綠豆做實驗而得之結果。

5、參考資料   

     1.南一版自然與生活科技課本第五、六冊

     2.奇摩知識(http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1005022804396)