哪來的電？
目的
演示伏打電池(Voltaic pile，又譯伏特電堆)或另稱伽伐尼電池(Galvanic cell)的原理。
實驗
實驗裝置：
準備鋁板及銅板各一片，分別用電線連接到電流計後，觀察以下實驗：
演示實驗1：用左右手分別接觸鋁板及銅板時，電流計上指針的反應。
演示實驗2：先在鋁板與銅板間放置一張濕綿紙，之後再加鹽時，電流計上指針的反應。
原理思考
在沒有提供任何電能的情況下，為何會有電流產生？
實際上這個實驗是用兩種活性大小不同的金屬及中間可導電的物質，製成的化學電池。 在此利用鋁容易失去電子的特性做為負極，銅容易獲得電子做為正極，中間用可導電的氯化鈉溶液做成鹽橋，這就是一個基本的伏打電池的構造。鋁失去電子後，藉鹽橋的離子流動達到電荷平衡，一旦電荷平衡，電子又能繼續流動，銅就獲得電子，如此構成迴路，便產生電流。 實驗中，因為手掌會流汗，汗水就含有氯化鈉溶液，且人體內有許多電解質，因此，就會產生電流。另外，當氯化鈉固體尚未溶解時，濕綿紙因沒有電解質離子，所以無法形成電流，當氯化鈉固體漸漸溶解後，濕綿紙中的電解質離子數量漸增，形成的電流也就越大。
討論
1.此電流可否點亮燈泡？
2.在乾冷的冬天在實驗時，會有電流產生嗎？
3.這個實驗與熱電偶(thermocouple)的差異？
1.因電流很小約，不易點亮燈泡。 2.若手因乾冷無未出汗，除沒有鹽橋的作用外，同時因手掌與金屬片的接觸電阻很大，所以幾乎沒有電流產生。 3.熱電偶是一種被廣泛應用的溫度感測器。當兩種不同成份的金屬線在兩端點處緊密焊接形成一迴路時，若使這兩個接點，分別保持在不同的溫度，則由於導電粒子在不同金屬之擴散速率不同，所以在兩金屬內的擴散電流大小也不同，因此會造成在此迴路內有一淨電流。
關於實驗
使用後請用清水擦拭乾淨，避免銅片氧化產生氧化銅（Verdigris俗稱銅綠）氧化鋁（Aluminium oxide俗稱礬土）影響實驗。
參考資料
“Shocks and Sparks: The Voltaic Pile as a Demonstration Device”Chicago Journals, Vol. 89, No. 2, Jun., 1998 .
“Heat and Thermodynamics”P. 432. (sixth edition 1981)
維基百科：鹽橋
製作
杜宗勳
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
通電導線的磁力有多大？
目的
演示兩條通電的平行鋁管間之電磁作用力。
實驗
實驗裝置：兩條平行鋁管以電線懸掛，請先觀察鋁管未通電流的狀態，接著接上鉛蓄電池後觀察：
演示實驗1：鋁管通過相同方向的直流電後有何現象發生？
演示實驗2：鋁管通過相反方向的直流電後有何現象發生？
原理思考
為何通電的鋁管會互相吸引或排斥？
當鋁管通過同方向直流電時，為何會互相吸引？。 這是因為通線的鋁管會產生磁場與鋁管受力的關係。 我們先將兩條鋁管分別為標註為鋁管a、b，導線長度為L；電流方向為自左邊向右邊；ia及ib分別為鋁管a、b上的電流。
當電流從鋁管a左邊流向右邊時，在鋁管b的週邊會產生磁場，安培右手定則告訴我們，鋁管a上的磁場方向B與所受的力表示為：
同理可推得，鋁管b在鋁管a建立的磁場下所受的力為：
其關係如圖一、二所示。
討論
在鋁管b建立的磁場下，通電的鋁管a其作用力F_a大小可否算出？
假設兩鋁管的距離為d，則鋁管B所建立的磁場大小為：
再根據可得知
關於實驗
1.實驗的電流高達160安培，通電時切勿碰觸，且時間切勿過長，避免電池過熱產生危險。
2.電線盡量選用線徑較大、絕緣性較佳為宜。
參考資料
“Fundamentals of Physics Extended “,Fifth Edition., John Wesley & Sons, INC 1997, U.S.A., CH30.
FORCE BETWEEN CURRENT-CARRYING WIRES – PROJECTION (University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
製作
杜宗勳
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
靜電杯
目的
認識靜電、電位差及電容的構造。
實驗
1.將兩塑膠杯外平整包鋁箔紙後重疊，中間並夾一條長、寬數公分的鋁箔紙片當作導線。
2.用絹布摩擦塑膠水管。
3.將摩擦後的塑膠水管接觸杯子突出的鋁箔片。
4.重覆第二及第三步驟數次。
5.一手接觸外層鋁箔紙，另一手接觸鋁箔紙片導線。
原理思考
為什麼會有電流的產生（有被電到的感覺）？
靜電杯，就是萊頓瓶(Leyden jar)，此構造即是一個電容器。 兩鋁箔紙被塑膠杯隔開不相連，即鋁箔紙上若有電荷時是不會相互流通，這就是一個電容器。當塑膠水管用絹布摩擦後帶負電，當帶負電的塑膠水管接觸靜電杯上的鋁箔導線時，便將負電荷導入內層的錫箔紙，重覆數次後便累積到一定的電荷，此時用手將兩鋁箔相連，則內層的錫箔紙上的負電荷會經過人體流向外層鋁箔，所以才會感覺被電到，詳圖一至四。
討論
1.若是將水管靠近鋁箔導線（不接觸），而非如本實驗是將負電荷引入內層鋁箔紙，試問是否有同樣的效果？
2.摩擦塑膠水管會產生多少的電荷
3.多疊幾個塑膠杯是否能增加可以儲存的電量？
1.若外層鋁箔紙接地，仍會有同樣的效果，不同處是在於電子流的流向。 2.約只有十萬分之一的表面原子會產生負電荷[1] 3.反而會減少。因為電荷的儲存量和你所用的金屬之間的距離有關，也就是這兩者間成反比關係。越多杯子等於是把金屬的距離拉大，所能儲存的電量就會越少。
關於實驗
此實驗的環境若較為潮溼，則實驗較果會較不明顯。
參考資料
"University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA., Ch22. “伽利略工房──隨手可做有趣的科學實驗Ｉ", 頁18-23. 格物致知學習網站－萊頓瓶
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
黃時霖、杜宗勳
范氏起電器
目的
演示操作范氏起電器(Van de Graaf Generator，為范德格拉夫起電機的簡稱)與靜電的觀念。
實驗
實驗裝置：本實驗裝置區分上下兩部分，中間以絕緣塑膠管區隔開。上方有一個空心的金屬球殼，下方為一底座內有馬達，馬達帶動橡膠皮帶在金屬球及底座間轉動。
演示實驗1：啟動開關後，拿一塑膠條靠近但不接觸金屬球殼，觀察塑膠條產生何現象。
演示實驗2：在金屬球殼上放置一頂假髮，觀察假髮在橡膠皮帶轉動前、後有何現象產生。
思考原理
1.為何塑膠條與金屬球殼間會重覆產生吸引及彈開的運動？
2.假髮為何會豎起？鋁棒接觸金屬球殼後，為何頭髮又恢復原狀？
1.范氏起電器是運用滑輪轉動時與橡膠皮帶摩擦後產生正負電荷分離的裝置，其構造與電荷產生的方式如圖一所示。塑膠條原本是不帶電的，但是因金屬球殼上累積大量的電荷，帶電的金屬球殼週遭的電場會感應塑膠條並加強其分子的極化(polarization)狀態，因此塑膠條就被金屬球殼吸引。但塑膠條接觸到金屬球殼後就與金屬球殼具有同極性的電荷，相同的電荷有互相排斥的作用力，所以塑膠條會被彈開。再者，空氣中含有水分子，塑膠條上的電荷與空氣接觸就被釋放到空氣中，塑膠條又恢復電中性，接著就重複前述動作。
2.此現象乃是假髮上也累積相同極性的電荷之故。因鋁棒與插座上的地線相連接，當鋁棒接觸金屬球殼時電荷導就被導至地線，此時金屬球殼就不帶任何電荷，頭髮就不會豎起來了。
討論
1.金屬球殼上累積電荷所造成的電位有多大？
2.靜電在生活上有哪些實例與應用？
1.金屬球殼與週邊的空氣間的電位差約有數千至數萬伏特，視空氣的濕度與機器裡電梳或橡膠皮帶的磨損程度而定。 2.冬天碰觸金屬門把或汽車門把會被電到就是一例。靜電也有運用在除塵器，或在運載易燃物品的車輛尾端繫上接地鐵鏈，把電荷傳到地面，以免電火花引致火災等方面的運用。
參考資料
“Physics for Scientists and engineers with Modern Physics “, International Edition., Addison Wesley, 2003, U.S.A., p.941-942..
”Van de Graaff Generators: Theory, Maintenance, an Belt Fabrication, “The Physics Teacher, Volume 28, Issue 5, Pages 281-285 (1990).
VAN DE GRAAFF GENERATOR WITH GROUND SPHERE
製作
市售商品
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
推廣版高斯來福槍(Gauss Rifle/ Gauss Gun, compact version)
目的
修改｢高斯來福槍｣實驗的設計及製作，以利推廣。
實驗
實驗裝置：將強力磁鐵固定於鋼珠行徑的軌道上，靠近長軌道的磁鐵一側放置2顆鋼珠。
從短軌道端慢慢推進一顆鋼珠使其被磁鐵吸引。觀察在軌道另一端射出的鋼珠速度，與一開始將鋼珠送入軌道的速度比較。觀察磁鐵旁一開始時鋼珠的位置與射出後的位置做比較。
原理思考
射入的鋼珠與射出的鋼珠速度是否相同？系統的能量變化為何？
1. 發射後，鋼珠排列方式較發射前有較低的”位能”，雖然磁鐵產生的磁場與鋼珠之間的位能不容易計算，但可以另一直觀的方式感覺鋼珠位能降低：試著在鋼珠發射前與發射後移除磁鐵兩旁的鋼珠，將會發現在發射後要移除鋼珠較發射前移除費力（或說要做較多的功幫助鋼珠脫離磁鐵束縛），代表鋼珠與磁鐵間位能較之前低。這也就代表在發射過程中鋼珠與磁鐵間位能降低轉換為移動鋼珠的動能，詳下圖。
2. 依據動量守恆原理，若磁鐵可自由活動，則磁鐵與鋼珠（包括入射鋼珠以及射出鋼珠以及始終被磁鐵吸附的鋼珠）可滿足動量守恆，但此時射出鋼珠速度與入射鋼珠末速度也不會相等。另外，因磁鐵是固定的，因此碰撞系統需考慮至整個彈道的基座質量，甚至還有基座與桌面的摩擦力（因此動量不守恆），至於桌面與基座摩擦力在加速方面有正面或負面效益還有待討論。依據動量守恆原理，若磁鐵可自由活動，則磁鐵與鋼珠（包括入射鋼珠以及射出鋼珠以及始終被磁鐵吸附的鋼珠）可滿足動量守恆，但此時射出鋼珠速度與入射鋼珠末速度也不會相等。另外，因磁鐵是固定的，因此碰撞系統需考慮至整個彈道的基座質量，甚至還有基座與桌面的摩擦力（因此動量不守恆），至於桌面與基座摩擦力在加速方面有正面或負面效益還有待討論。
討論
1.在理想的情況下，入射鋼珠與射出鋼珠速度關係為何？相等或不相等？
2.發射前、後的鋼珠位置改變與鋼珠獲得動能有什麼關係？
關於實驗
1.注意強力磁鐵經頻繁強烈碰撞後容易產生磁力降低的情況（尤其在軌道後段磁鐵易發生），若發射數次後無法動作，靜置一段時間後可能恢復，若仍無改善，請更換磁鐵。
3.材料：木板（大賣場售）、軌道用電線之塑膠壓條製作、電線固定釘（水電五金行）、鋼珠（軸承店）、鋼珠盒（市售藥盒）、磁鐵（強力磁鐵效果較佳）。
參考資料
Science Toys
Make: technology on your time
Energy and Momentum in the Gauss Accelerator, Phys. Teach. 42, 24 (2004)
The Gauss Rifle and Magnetic Energy, Phys. Teach. 41, 158 (2003)
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
鄭韋志、朱慶琪
推廣版磁鐵太空漫步
目的
修改｢磁鐵太空漫步｣實驗的設計及製作，以利推廣及攜帶。
實驗
實驗裝置：約30公分的鋁管2支，其一為兩端開口之圓管（A鋁管），另一則將管身切開一溝槽（B鋁管），並將兩鋁管垂直站立。
1.讓鐵球從兩個鋁管自由下落，觀察下落的情形。
2.讓強力磁鐵在A鋁管中自由下落，觀察下落的情形。
3.讓強力磁鐵在B鋁管中自由下落，觀察下落的情形。
4.各放置一塊強力磁鐵使之在A、B鋁管中自由下落，觀察兩者下落的情形。
原理思考
為什麼掉落的速度會有差別呢？切有溝槽的鋁管又有何差別？
磁生電、電生磁 磁鐵運動時造成週遭磁通量(magnetic flux)的變化，因此鋁管內部產生感應電動勢(induced emf )及渦電流(eddy current)。此時，渦電流產生的磁場抵抗磁鐵落下的運動，造成磁鐵以較慢的速率掉落。 渦電流決定抗力大小 磁場抵抗磁鐵的力量，取決於渦電流的大小及方向。B鋁管因切有溝槽，其形成的渦電流相較於A管是較小的，因此磁場抵抗磁鐵的力量較弱。
關於實驗
1.可比較本網站中的下落磁鐵、感應煞車及鋁片飄浮、探戈擺做比較。
2.材料：鋁管（金屬材料店可買到）、磁鐵（強力磁鐵效果較佳）。
參考資料
1.可參考磁鐵太空漫步，國立中央大學物裡演示實驗。
2.Harris Benson, University Physics, Chapter 31, Electromagnetic Induction.
製作
朱慶琪、張宇靖
指導老師
朱慶琪
撰稿
蔡昌翰、黃時霖、朱慶琪
電吉他
目的
表現因磁場變化而產生感應電動勢。
實驗
實驗裝置：電吉他與示波器。
1.將電吉他蓋板取下，觀察拾音器(pickup)結構。
2.以示波器連結探棒信號端與接地端直接連接拾音器線圈兩末端。撥動最低音（第6弦）觀察示波器顯示。
3.撥動最高音（第1弦）觀察示波器顯示。
原理思考
1.拾音器的結構為何?
2.電吉他的聲音如何產生?
3.由示波器判斷最低音弦與最高音弦頻率為何?
1.拾音器的結構為漆包線纏繞磁鐵。
2.拾音器的磁鐵磁化其上的金屬弦，使一部分的弦帶有磁性，拾音器與弦的磁場呈現固定的靜磁場分布。當弦被撥動時，磁場分布隨著弦震動而做週期性的改變。依照Faraday’s law將會有感應電動勢呈現於現圈兩端。此感應電動勢經由放大器放大後由揚聲器（喇叭）輸出。
3.可由示波器所測到週期的倒數即為頻率，本實驗分別為第6弦，第1弦
。每高一個八度音頻率增加一倍，第1弦比第6弦高兩個八度音，頻率為其四倍，週期為1/4。
討論
1.試由示波器得到的感應電動勢大小推算電吉他的拾音器線圈數目。
2.如何知道吉他弦是以基頻還是其他諧頻震動為主?
3.吉他如何調音?吉他弦張力如何計算?如何設計實驗得知?
4.電吉他可否用尼龍弦?
5.討論錄音帶與電吉他原理的異同。
關於實驗
感謝中央大學吉他社提供吉他。
參考資料
Fundamentals of Physics, 6th ed., John Wiley & Sons, 2001, New York.
製作
李奕勛
指導老師
陳泰利
撰稿
陳泰利
避雷針效應
目的
瞭解尖端放電現象，認識避雷針的原理。
實驗
實驗裝置：將兩鋁板平行而立，其中一片固定於底座並將鐵球固定於其上，另一片裝置於軌道上使其可平行移動，兩鋁板分別接上約6000V高壓電源的兩極，並罩上透明壓克力罩以作保護。
1.啟動高壓電源，將兩平行板慢慢靠近，看看會發生什麼現象？
2.將細鐵棒加穿入其中一鋁板中的小圓洞，與穿入的鋁板保持接觸，逐漸靠近另一鋁板，看看會發生什麼現象？
原理思考
1.為什麼會有放電現象？
2.為什麼細鐵棒加入後，放電現象會自鐵球轉移至鐵棒？
1.以本實驗來說，兩片鋁板分別接上高壓電源，使其表面皆帶有大量電荷。當兩板漸漸靠近時，因為兩板電位固定，板間電場便逐漸增強。由於鐵球上帶有大量電荷，其與另一板距離小於2.5mm時，板間電場達2.4M N/C (E．d=V)，致使它附近的空氣分子被電離，造成這些分子也具有導電能力。因此鐵球上的電荷就獲得了一條「通路」，穿過空氣到達鋁板，這就是放電現象。 2.導體表面的電荷密度與其形狀有關：表面曲率半徑大者（如鐵球），電荷密度小；表面曲率半徑小者（如鐵棒尖端），電荷密度大。而導體附近的電場與其電荷密度成正比，因此鐵棒尖端附近，要比鐵球有更較強的電場，鐵棒的靠近，改變了附近的電（荷）場分布，更容易形成放電，這就是所謂的尖端放電。 回到上一題的鐵球放電道理亦相同：鐵球比起鐵板，曲率半徑小，電荷密度大，因此自然是從鐵球產生放電現象。
討論
能否應用本實驗原理，解釋避雷針的運作方式？
（在雷雨天，雲層帶有大量電荷，因此在高大的建築物上加裝避雷針，誘使雲層的電荷從避雷針「放電」，以保護閃電不會擊中其他建築物，因此避雷針必需接地，才能將電荷引導至地吸收。）
關於實驗
本實驗使用高電壓，操作上應小心，實驗結束後請將鐵板短路或接地，使其完全放電，以策安全。
參考資料
” Fundamentals of engineering electromagnetics.”
“Fundamentals of physics”
“ The Video Encyclopedia of Physics Demonstrations,”
製作
V.1 戴嘉言、黃瀧毅，2009年5月
操作示範
戴嘉言
指導老師
陳泰利
撰稿
戴嘉言
靜電球
目的
觀察帶電物體的運動狀態，和改變周圍環境後，對待電體所產生的影響‧
實驗
除了帶電體的得彼此作用力以外，還有環境的改變‧實驗共分5項
1.兩顆帶電的球體，給予同種電，彼此相斥
2.兩顆帶不同種的電球體，彼此相吸的運動
3.在一顆帶電球體的旁邊放置一個金屬板，觀察運動的情況‧
4.將上個實驗的金屬板改成介電質，在觀察期運動情形‧
5.將一顆帶電的球體旁邊加上一直流電場，觀察其改變‧
原理思考
1.為何兩靜電球會有相對運動？
2.加上一金屬板後，為何會運動？
3.而介電質的變因為何？如何讓球體運動？
4.電場的作用為何？會何可讓球體運動？.
1.依庫倫定律 2.因為金屬板感應出異種電荷，而與帶電的金屬球相吸‧3. 因介電質中電偶極的排列受帶電球的影響而改變，異種電荷會轉而面向球體，而也造成同樣吸引的效果‧4. 電場的作用是告訴觀察者正電荷的移動方向，‧而球體帶了正電以後會順著外加電場的方向移動‧
原理思考
1.實驗的環境[濕度]對實驗的影響是受影響成果的明顯度？
2.實驗的材料的挑選是否對實驗有影響？
3.球體的重量和帶電能力要如何取捨？
關於實驗
實驗的材料的選擇和實驗的環境的選擇要多加注意‧
參考資料
“University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA.
製作
V.1 呂東丞
指導老師
朱慶琪、鄭劭家、陳泰利
撰稿
呂東丞
居里溫度
目的
了解溫度對鐵磁性(ferromagnetic)物質磁性的影響。
實驗
實驗裝置：
鎳棒(stick of nickel)原本被磁鐵(magnet)吸住，但經加熱後，鎳棒會盪回垂直位置。
原理思考
為什麼鎳棒被加熱後會落下？ 加熱帶給鎳棒的影響？
鐵磁性物質的溫度上升超過居里溫度時，會轉為順磁性。 鎳棒(%99.5 + %0.5 Co)為鐵磁性材料。一開始受到磁鐵吸引，吸附於磁鐵上。但經過酒精燈加熱後，達到鎳的居禮溫度時，熱能增加，粒子動能增加，破壞了鐵磁性，鎳棒變為順磁性。此時其磁力不足以吸附在磁鐵上，因此鎳棒擺回垂直位置，與磁鐵脫離。脫離後隨著鎳棒溫度下降至低於居禮溫度時，鎳棒又由順磁性變為鐵磁性，使得鎳棒又被磁鐵吸引上去，不斷循環。所以，在居里溫度以下，鎳是鐵磁性，超過居里溫度，鎳變成順磁性。本實驗就是利用這個原理，讓鎳棒重複吸附、脫離、吸附、脫離…的循環。
關於實驗
鎳棒要用鎳純度高的材料，我們曾用過70%的鎳合金，但鎳合金效果不佳。
鎳的居里溫度為631 K （358 °C），可用酒精燈加熱達到。
製作
高仕麒
指導老師
朱慶琪
撰稿
高仕麒、朱慶琪
看見磁力線
目的
磁力線是人類想像出來描述磁場的抽象概念，如今我們用簡單的器材將磁力線以立體的方式呈現在我們面前。
實驗
實驗裝置：
壓克力盒：從壓克力方盒中鑽兩個洞，黏上一圓管，盒內灌入油液及鐵粉。
強力磁鐵：數個長型圓柱狀強力磁鐵。
A.封閉磁力迴線：
1.先將壓克力方盒均勻搖動，使其內鐵粉均勻分布於油液中。
2.將方盒平放後，立即插入磁鐵棒。
3.觀察盒內鐵粉磁力線成型的過程。
B.相斥磁力線分布
1.先將壓克力方盒均勻搖動，使其內鐵粉均勻分布於油液中。
2.將方盒平放後，將兩根鐵棒以同極相對，從兩旁分別插入盒內。
3.觀察盒內鐵粉磁力線成型的過程。
原理思考
什麼是磁力線的概念?它跟磁場又是什麼關係呢？
磁力線是人類想像出來描述磁場的抽象概念，它的切線方向描述了磁場的方向，疏密程度代表了磁場的大小。
討論
1.單一磁鐵棒與同極相對磁鐵棒各有什麼現象，兩極的概念是什麼?
2.是否有磁單極的存在呢?
3.從正面看、側面看或上方往下看各可以看到什麼樣的磁力線分布？
4.地球重力是否會對磁力線型狀造成影響，如何降低或修正。
5.磁力線是否會交叉，磁場的分布是連續的嗎?
1.單一磁鐵棒會看見一橄欖球狀封閉的磁力線分布，同極相對磁鐵棒則會發現兩圓弧相斥的磁力線分布。兩極代表著同極向斥，異極相吸。 2.在現實自然界當中，科學家尚未發現磁單極的存在。 3.N/A 4.N/A 5.N/A
製作
v.1 蔡昌翰
指導老師
朱慶琪
撰稿
蔡昌翰
高斯來福槍(Gauss Rifle/ Gauss Gun)
目的
在高能物理的實驗中，一組直線加速器往往造價數十億元，但我們仍可用幾十塊錢製作一組簡易的直線加速器，也可以達到神奇的加速效果喔！
實驗
實驗裝置：將數組強力磁鐵，以相同間隔固定於一直線軌道上，各組磁鐵的同一側皆放置2顆鋼珠。
在第一組磁鐵無鋼珠的那一側，慢慢推進一顆鋼珠使其被磁鐵吸引。
1.觀察在軌道另一端射出的鋼珠速度，與一開始將鋼珠送入軌道的速度比較。
2.觀察每組磁鐵旁一開始的鋼珠位置與射出後的位置做比較。
原理思考
放入的鋼珠與射出的鋼珠不是同一顆，這代表什麼？鋼珠在什麼時候什麼地方被加速？
1.發射後，鋼珠排列方式較發射前有較低的”位能”，雖然磁鐵產生的磁場與鋼珠之間的位能不容易計算，但可以另一直觀的方式感覺鋼珠位能降低：試著在鋼珠發射前與發射後移除一組磁鐵兩旁或甚至全部的鋼珠，將會發現在發射後要移除鋼珠較發射前移除費力（或說要做較多的功幫助鋼珠脫離磁鐵束縛），代表鋼珠與磁鐵間位能較之前低。這也就代表在發射過程中鋼珠與磁鐵間位能降低轉換為移動鋼珠的動能。2. 依據動量守恆原理，若磁鐵可自由活動，則磁鐵與鋼珠（包括入射鋼珠以及射出鋼珠以及始終被磁鐵吸附的鋼珠）可滿足動量守恆，但此時射出鋼珠速度與入射鋼珠末速度也不會相等，因磁鐵質量與鋼珠質量不相同，因此動量傳遞上會有衰減（見本網站"牛頓擺實驗“若其中一顆鋼珠被另一質量不同之鋼珠取代，則動量無法完全傳遞至最後一顆鋼珠）。另外，因磁鐵是固定的，因此碰撞系統需考慮至整個彈道的基座質量，甚至還有基座與桌面的摩擦力（因此動量不守恆），至於桌面與基座摩擦力在加速方面有正面或負面效益還有待討論。3. 首先，因此裝置可視為一維系統，又鋼珠與磁鐵在同距離的情況下，鋼珠所受磁力是相同的，因此在任一加速過程中，磁力對鋼珠所作的功是相同的，所以任一加速過程中，鋼珠獲得固定的動能。又因若要將速度增為n倍，所需動能為n²倍，因此鋼珠的加速效果其實是隨速度增加而降低的。
討論
1.在理想的情況下，一組磁鐵的碰撞過程中，入射鋼珠與射出鋼珠速度關係為何？相等或不相等？
2.在每一加速過程，鋼珠獲得的是固定的速度變化還是固定的動能變化？這與加速的極限有何關係？
3.發射前後的鋼珠位置改變與鋼珠獲得動能有什麼關係？
關於實驗
注意強力磁鐵經頻繁強烈碰撞後容易產生磁力降低的情況（尤其在軌道後段磁鐵易發生），若發射數次後無法動作，靜置一段時間後可能恢復，若仍無改善，請更換磁鐵。
參考資料
延伸閱讀
1.Energy and Momentum in the Gauss Accelerator,David Kagan, Phys. Teach. 42, 24 (2004)
2.The Gauss Rifle and Magnetic Energy, James A. Rabchuk, Phys. Teach. 41, 158 (2003)
製作
v.1 鄭韋志、曾助理
指導老師
陳泰利、朱慶琪
撰稿
鄭韋志、朱慶琪