摘要

　　本研究旨在探討縫衣針透過磁鐵摩擦後，置於水面上是否能指向南北，以及生活中的金屬物品是否會影響磁針的方向。首先利用磁鐵摩擦縫衣針，使其磁化並製作簡易指南針，驗證其是否能指向南北。接著測試四種金屬物品──剪刀、一字起、鐵湯匙與迴紋針，在不同距離下對磁針的偏移程度。

　　實驗結果顯示磁化後的縫衣針能穩定指向南北，而剪刀因含鐵量高、體積大，對磁針的影響最明顯。此研究讓我們了解磁針指南的原理，也認識到金屬物品會影響磁場並造成偏移。

研究動機

　　在《夢溪筆談》中，作者沈括記載了古人使用指南針的方法，顯示早期人們便注意到磁針會自動指向南北。平常我們也常看到指南針會自動轉向，但不知道它為什麼會這樣。因此，我們決定自己動手做一個簡易指南針，並探討生活中常見的金屬物品是否會造成磁針偏移。

研究目的

1. 驗證縫衣針在透過磁鐵摩擦後，放置在水面上是否會因磁化，而指向南北方向。

2. 比較相同金屬物品在不同距離靠近磁針時，磁針偏移的程度差異。

研究設備與材料

- 磁鐵 1 個

- 縫衣針 2–3 根

- 小碗（裝水用）

- 泡棉小片（承載針漂浮在水面）

- 指南針（作對照用）

- 金屬物品：剪刀、一字起、鐵湯匙、迴紋針

研究方法

A. 製作簡易指南針

1. 使用磁鐵以同一方向摩擦縫衣針 20–30 下，使其磁化。

2. 將磁化後的針放在泡棉上，漂浮於水面。

3. 等待針穩定後，觀察其指向方向。

4. 與真正的指南針比對，確認是否指向南北。

B. 測試四項金屬物品對磁針的影響

1. 測試金屬：剪刀、一字起、鐵湯匙、迴紋針。

2. 將金屬物品逐漸靠近磁針。

3. 在 2cm、5cm、10cm 三個距離測量偏移角度。

4. 記錄磁針的偏移方向與角度，並進行比較。

實驗結果

偏移角度以度（°）為單位。

剪刀	第一次	第二次	第三次	平均
2cm	50°	45°	45°	46.7°
5cm	35°	40°	30°	35°
10cm	25°	20°	15°	20°

一字起	第一次	第二次	第三次	平均
2cm	左右搖擺	左右搖擺	左右搖擺	左右搖擺
5cm	25°	40°	30°	31.6°
10cm	20°	0°	30°	16.6°

鐵湯匙	第一次	第二次	第三次	平均
2cm	0°	0°	0°	0°
5cm	0°	0°	0°	0°
10cm	0°	0°	0°	0°

迴紋針	第一次	第二次	第三次	平均
2cm	0°	0°	0°	0°
5cm	0°	0°	0°	0°
10cm	0°	0°	0°	0°

實驗照片

磨針跟針指南北, 以第一次實驗時照片為準

三次測量照片則是用第二次實驗時照片, 但非每次實驗都有照到相

磨針		針對齊南北
	剪刀	一字起
2cm
5cm
10cm

	鐵湯匙	迴紋針
2cm
5cm
10cm

討論

在做第一次實驗時，我們就發現針真的會慢慢自己轉方向，但是不是每次都一樣快。有一次水面有動到，針會亂飄，所以我們覺得水面很重要，要很安靜才準。

把金屬靠近的時候，我們原本以為所有金屬都會干擾，但結果不是。例如：

• 剪刀影響最大，一靠近就明顯偏掉，大家一起「喔～真的耶！」
• 一字起有時候會偏，有時候會左右搖來搖去，我們覺得可能跟它的形狀細長有關。
• 湯匙跟迴紋針幾乎沒有影響，這讓我們覺得不是所有金屬都會干擾，有可能跟含鐵量和大小有關。

　　我們後來討論說：「是不是離針越近、干擾就越大？」結果看數據真的差不多是這樣。2 公分時偏最多，10 公分時影響比較小，所以距離也很重要。

　　從這裡我們學到，不是只有磁鐵才會影響磁針，一些金屬也會，只是影響程度不一樣，而且很多因素都可能讓它變得不準，包括水面、距離、金屬大小跟形狀。所以科學實驗不能只測一次，要多做幾次才會比較準。

結論

根據實驗結果得出下列4項結論

1. 經過磁鐵摩擦後，縫衣針會被磁化，並能穩定指向南北方向。

2. 不同金屬物品靠近磁針時會造成偏移，表示金屬會干擾磁場。

3. 在四種金屬中，剪刀對磁針的影響最明顯且穩定，因為剪刀含鐵量高且體積較大。

4. 第二次實驗發現，一字起在不同距離下也會對磁針造成較大的影響，但偏移方向容易左右搖擺，顯示金屬的形狀會影響磁針偏移的穩定性。

研究限制

1. 水面容易因為外力而晃動，可能影響磁針讀值。

2. 金屬物品與磁針的距離無法每次完全一致。

3. 家用金屬物品材質不完全相同，例如剪刀可能混有不同金屬。

4. 氣流、桌面不平整等環境因素也可能造成誤差。

心得感想

　　透過這次研究，我們第一次親手製作了簡單的指南針，發現原來只要磁鐵摩擦就能讓針變成小磁鐵，非常有趣！我們也觀察到不同金屬真的會讓磁針產生偏移，尤其是剪刀影響最大，說明含鐵量較高、體積較大的金屬，對磁場的影響也比較明顯。

　　在第二次實驗中，我們還發現一字起雖然對磁針也有明顯影響，但磁針常會左右搖擺，偏移方向不太穩定，推測可能和一字起扁平、細長的形狀有關。這讓我們了解到，金屬對磁針的影響不只和含鐵量有關，形狀與擺放方式也很重要。

　　這次的科學探究不但讓我們更了解磁力的特性，也學會如何重複實驗、記錄資料、比較結果與修正原本的想法，覺得非常有成就感。

 

研究者：林品榕, 鄧加榆, 林洛羽, 訾弈茹