磁浮列车模型一

親子DIY磁浮列車更加明白科學的原理

作者﹕文/ 攝影蕭世鴻

要讓小朋友更加明瞭高科技下的產物，動手做不失為一個好方法。要完成磁浮列車浮模型的材料並不多樣，原理也不太複雜。是利用列車上磁鐵與鐵軌上磁鐵的不同磁極性之間的磁吸引力而浮起而進前，前進時沒有接觸地面，因此只有空氣是其阻力。磁浮列車的最高速度可以達每小500公里，比走在鐵軌上高速列車的300多公里還要快，因此可成為飛機的競爭對手。動手做會提高孩子對科學觀查能力理解能力。

製做磁浮列車所需工具與材料:

工具：美工刀、熱熔膠槍、尺、剪刀、樹質白膠(膠水)、薄雙面膠帶。

回收類材料：空的牙膏盒

一般類材料：圓型磁鐵26個、珍珠板、蠟燭。

材料一材料二

貼上圍牆軌道完成了，使用20個磁鐵

列車頭在底部，使用六個磁鐵看一看，列車有沒有浮起來

完成圖由於只有浮力，沒有推進力，所以只要輕輕的一推，車子就會前進

當車子放在軌道你會發現車子是浮起了但歪一邊，真正的磁鐵必須有二排，才會平衡，但模型只有一排軌道，只好加高圍牆的高度了。圍牆的內側與車子接觸面可以用蠟燭條來減少摩擦力。

簡易磁浮列車

壹、前言

偶而看見上海磁浮列車的網路影片()，想想看有什麼樣的簡單教具可以讓學生了解磁浮列車的原理，於是就展開腦力大作戰，跟著也是同科的老婆相互討論著，終於想出了利用簡易材料製作一個簡易的磁浮列車，雖然只是一個很小的創意點子，真正的磁浮原理也未能全數道盡，但畢竟「它」花了我幾乎一個週五晚上到週日晚上不眠不休的假日，跑了電子材料行不下二十趟，嘗試更換最適合的電子零件，最後終於做出還可以動的「簡易磁浮列車」，希望藉由K12的分享平台，給予同好們指教的機會，也希望夥伴們不吝惜提供新的創意點子，製作更精良的教具，歡迎大家一起來。

貳、磁浮列車的產生

上圖顯示我們無法使一塊磁鐵穩定地浮在另一塊磁鐵上

人類日常生活中所使用到的交通工具，有自行車、公車、電車、汽車、火車、船、飛機等，我們把這些運送人或物品從一個地方到另外一個地方的東西，稱為運輸工具。這些運輸工具為了要移動，有些車子加的是汽油、有些車子加柴油，也有一部分的車子使用的是天然氣或電力。然而，在地面上的這些交通工具，主要靠輪子與地面的摩擦力行走，但是也因為摩擦力，使得它們的速度有一個上限(約300公里)。為了要有更快速、廉價、安全且不製造污染的交通工具。磁浮列車，這種完全符合未來要求的新交通工具，正由幾個國家很努力的發展當中。

叁、磁浮原理

磁浮火車是利用磁力使火車懸浮於路軌之上。磁浮列車是利用磁力使車體浮起來，因為並沒有與軌道直接接觸，因此能將阻力減到最小，在前進的時候，利用電與磁的交互作用，可以使磁浮列車前進及後退。磁浮列車使用了許多的電磁鐵，電磁鐵的好處就是可以用電流方向來改變磁極，不但方便而且容易控制。

一、電流的磁效應原理

在螺旋形的導線上通電，就會在螺旋形導線的中間產生感應磁場，而此感應磁場的大小和導線圈數及電流成正比，當電流斷路時感應磁場也會同時消失。磁場方向可由安培右手定則決定：右手四指的方向依照導線電流方向握起則姆指方向則為感應磁場的N極。

二、磁浮列車浮起的原理

永久磁鐵或電磁鐵異極會相吸，同極卻有極強的排斥力，磁浮列車能浮起來就是利用這個原理。而車體的重量並不輕，若要靠磁鐵相吸及相斥的力量將它浮起來，車上及軌道上的磁力就必須要很強。因此搭配使用電磁鐵和永久磁鐵，除了可增強磁性之外還可以節省一部分的電力。

三、磁浮列車前進的原理

磁浮列車的前進原理是利用１線性馬達。線性馬達將原來普通馬達轉動的力量轉換為直線移動的力量。同樣利用磁力的排斥力與吸引力，使得浮在軌道上的列車能向前加速或減速，由於車體與軌道間沒有摩擦力，能量不會因此而消耗。

(註１線性馬達：將馬達與直線動作機構結合為一體，即稱為線性馬達。)

(以上資料摘自/question/?qid=1005030504152)

肆、磁浮列車種類

1. 吸引型磁浮列車：德國高速運輸系統所採用，利用了「電磁力懸浮法」(EMS) 把火車浮起。

2. 推斥型磁浮列車：日本磁浮列車所採用，利用了「電動力懸浮法」(EDS)把火車浮起。

PS.以上磁浮列車原理簡介可以自行上網查詢相關資料。

伍、材料設備

3M 的強力雙面膠裝飾用的彩色反光膠帶

高腳圖釘用來墊高圓磁鐵細鐵絲用來拖引保麗龍車廂

單刀開關用來切換電源ON,OFF 四或五號電池盒

隨身聽使用之小馬達，規格5V內竹片棒用來當作車廂底座

強力圓形磁鐵黏在馬達上帶動車體強力長條磁鐵用來當軌道工具：尖嘴鉗、剪刀、美工刀、瞬間膠、電烙鐵、焊錫、錐子、LED、膠帶、工具箱之塑膠隔片。

陸、製作流程

一、環形軌道製作

先至壓克力店，請老闆製作環形壓克力，寬度以圓形磁鐵直徑為準，稍大1 -2mm，厚度約 4mm 環型軌道，直徑不可太小，太大又不方便移動，約500 mm 即可。

二、貼上長條磁鐵

將 3M 強力雙面膠剪開，先黏在長條磁鐵的底側，撕開雙面交保護膜，再緊緊地沿環型軌道兩側，黏上長條磁鐵，因為長條磁鐵具有柔軟度，故可以沿環形壓克力軌道黏上長條磁鐵。注意環型軌道兩側之長條磁鐵一定要同極，另外長條磁鐵相接處最好以美工刀切除接縫多餘磁鐵，儘量密合。

三、車頭製作

(一) 將工具箱塑膠隔片當作車頭底座，馬達以 3M 雙面膠固定在一端，強力圓形磁鐵已快乾膠黏在馬達轉軸上，注意，一定要

黏在圓形磁鐵正中央，而且轉軸與磁鐵沾黏處面積極小不容易黏，要靠經驗累積。

(二) 將電池盒以 3M 雙面膠黏在隔片上方，並將電源線正負極焊在單刀開關上，在將單刀開關固定在隔片電池盒前簷。

(三) 車頭之後輪以高腳圖釘黏在薄圓形磁鐵上，並將隔片車頭的另一端開一小孔，以利支撐車頭車身。

(四) 為考慮電源是否有電，可以串聯方式焊接LED，一方面增加美觀，二方面判定電源是否正常運作，市面上也有閃爍型LED，

顏色也很多，稍貴，可以考慮。

四、拖車車箱製作

(一) 以竹片棒為車體，將短圖釘黏在竹片棒二端，圖釘針扭成900，再以短圖釘黏在薄圓形磁鐵上，負責支撐車箱車體。

(二) 以約 50mm 之細鐵絲，兩端扭成小圓型，掛在兩個車箱扭成900的圖釘針上，聯成一列列車箱。