發電原理簡單學 萬能科大周鑑恒設計法拉第定律教具

新網記者麻念台台北特稿
2016/7/13 下午 08:30:14 / 教育學程

　電力是人類近代文明的基礎，電力的使用更進一步促成了科技發展一日千里，但是發電機原理、為甚麼發電需要使用能源、發電廠中又有那些主要的設備，一般民眾大多答不出來。

萬能科技大學光電工程系副教授周鑑恒示範小型火力發電機。(歸鴻亭攝影)

　科技部次長裘正健表示，許多學生在學習物理時，因為無法搞懂艱澀的科學知識，只能靠死背，因此喪失學習興趣。萬能科技大學副教授周鑑恆研發出一套簡易有趣的創新教具，透過實際操作，說明「法拉第原理」的發電原理，降低學習物理的門檻。

　曾在哈佛大學擔任博士後的周鑑恒表示，法拉第原理是電磁學四大定律之一，在電磁學中的重要性不言可喻，但是法拉第定律教學的難度較高，不經過實驗的法拉第定律教學，常令學生覺得索然無味，而法拉第定律伴隨的能量轉移，在設計創新發電機時至為重要，在教學中卻常未能清楚闡明。有感於現有科學實驗教具的缺點，和教科書部分值得改進的地方，他希望發展一套與黑板教學平行的教學方法，以簡單有效的實驗教學，讓學生學會艱深的科學原理。

周鑑恒研發的這套法拉第教具，演示法拉第定律從簡單理論到實際工程的各項重點。(歸鴻亭攝影)

　周鑑恒設計的教具包括以壓克力管外加多個感應線圈讓超強磁鐵從透明壓克管中落下，而使纏繞在壓克力管外的感應線圈產生電動勢，點亮兩組導通方向相反的LED燈，讓人們可以目視磁鐵通過線圈的狀況，又可以演示感應電流之方向。

　擺錘發電機則是一具造型優點的奇異發電機，可以演示楞次定律、磁剎車和能量轉換之間的關係。重力發電機突顯發電過程中能量守恆。在發電過程中，能量不能無中生有，要使用更多的電力，就必須消耗更多的能量。

周鑑恆指出，法拉第原理是電磁學四大定律之一，在電磁學中的重要性不言可喻。(歸鴻亭攝影)

　另外，用風力、海浪等力量來推動磁鐵的小型風力、海浪發電機和利用酒精膏燃燒燒杯中的水，使其沸騰，產生的水蒸氣透過管子推動小型葉片的小型火力發電機，揭露真實發電廠的重要部件，例如能源（風力、火力）、轉換器（風車、引擎）、發電機以及各種電器傳輸與負載。

　目前這套教具，在國內外的發明展拿下不少的獎項，也曾到馬來西亞、俄羅斯、泰國、印度的教育展發表，還曾登上俄國的新聞報導，周鑑恒希望以簡單有效的實驗教學，讓學生學會艱深的科學，讓學校中的傳統科學課程變得有趣。