Transcript 電流的磁效應 車吉平 學習重點 一.什麼是「電流的磁效應」？ 二.各種載流導線造成的磁場性質 三.實驗 四.應用 一.什麼是「電流的磁效應」？ • 1820年厄斯特發現： 當導現有電流時，其附近的磁針會偏轉。 • 電生磁的現象： 形成電流後，周圍產生磁場。 (靜電不會造成磁場) 二.各種載流導線造成的磁場性質 磁力線分佈 磁場大小 與何有關 磁場方向 如何判斷 1.載流長直導線 (1) (2) (3) 2.載流圓線圈 (1) (2) (3) 3.載流螺線管 (1) (2) (3) 1.載流長直導線： (1)磁力線：在垂直導線的平面上， 磁力線分佈成成同心圓環狀。 藉由鐵粉觀察磁力線的分佈 1.載流長直導線： 電流大小 (2)影響磁場大小的因素： 離導線距離 I 2I I A d 磁場大小：B>A B d C d D d 磁場大小：C>D 1.載流長直導線： (3)以右手定則判斷磁場方向： 用右手握住載有電流的長直導線，若大拇 指指向電流的方向，則其餘四根手指蜷曲 的方向即為磁場的方向。 磁針N極會向磁力線的切線 方向偏轉 2.載流圓線圈： (1)磁力線：與圓片狀磁鐵造成的磁力線分佈 相同。 注意：在線圈所在的平面上，圈內與圈外的磁場方向相反。 2.載流圓線圈： (2)影響線圈圓心處磁場大小的因素： 電流愈大 圓半徑愈小 線圈圓心處磁場愈大 注意：線圈圓心處的磁力線最密集，磁場最大。 2.載流圓線圈： (3)以右手定則判斷磁場方向： 若右手四指蜷曲順著線圈上的電流方向， 則大拇指指向即為線圈圓心處的磁場方向。 3.載流螺線管： (1)磁力線：與磁棒造成的磁力線分佈相同。 注意：管內產生的磁場為均勻的 管內各處的磁場均相同(管口處除外) 3.載流螺線管： (2)影響螺線管管內磁場大小的因素： 電流愈大 線圈密度愈大 螺線管內磁場愈大 (線圈密度：線圈匝數/管長) 3.載流螺線管： (3)以右手定則判斷磁場方向：(與圓線圈相同) 若右手四指蜷曲順著線圈上的電流方向， 則大拇指指向即為螺線管內的磁場方向。 換句話說：大拇指指向的那一端為電磁鐵的N極 三.實驗 1.導線旁放羅盤，觀察導線通電後磁針的偏轉 (1)導線平躺在桌面，羅盤分別放在導線的上面、下面和旁邊。 (2)導線垂直穿過一水平面上的板面，羅盤放在板面上導線周圍。 (注意：磁針會指向地磁和電流所生磁場的合磁場方向) 2.觀察載流長直導線磁場和電流及距離的關係 (1)固定羅盤的位置，改變導線的電流大小，觀察指針 偏轉角度的變化。 電流(I)愈大，偏轉角度(θ)愈大， 但I與θ並非成正比 (2)電流保持固定，將羅盤沿著北方遠離導線移動，觀察 指針偏轉角度的變化。 離導線距離(d)愈大，偏轉角度(θ)愈小， 但d與θ並非成反比 四.應用 大型電磁鐵起重機 電鈴構造示意圖 其他應用： 馬達、揚聲器；電話筒… 電磁門鎖內部構造圖 練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向 (1) 北 東 I (1)向東偏 (2)向西偏 (3)不偏轉 練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向 (2) I 北 東 (1)向東偏 (2)向西偏 (3)不偏轉 練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向 (3)南北向放置之導線正下方，放一磁針，若 由導線上方看到磁針依逆時針方向旋轉， 即可推測導線中，電流方向為 (1)由南向北 (2)由北向南 (3)由東向西 (4)由西向東 (5)由上到下。 練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向 (4) 北 東 I (1)向東偏 I (2)向西偏 (3)不偏轉 練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向 (5) 北 東 I (1)向東偏 I (2)向西偏 (3)不偏轉 練習2(長直載流導線的電流磁效應) • 有一南北向之長直導線，通以由北向南流之電流， 則下列敘述何者錯誤? (1)若磁針置於導線上方，磁針N極向西偏 (2)若磁針置於導線下方，則磁針N極向東偏 (3)磁針愈靠近導線，磁針偏向愈大 (4)導線中電流愈大，磁針偏向愈大 (5)在導線中，若電流加倍，則磁針偏轉角度亦加倍 練習3(長直載流導線的電流磁效應) • 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置 上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙 兩條導線電流強度相同。則右圖中： ⑴兩導線在B點造成的磁場方向為 (1)向上 (2)向下 (3)磁場為零 練習3(長直載流導線的電流磁效應) • 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置 上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙 兩條導線電流強度相同。則右圖中： (2)兩導線在A點造成的磁場方向為 (1)向上 (2)向下 (3)磁場為零 練習3(長直載流導線的電流磁效應) • 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置 上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙 兩條導線電流強度相同。則右圖中： (3)兩導線在C點造成的磁場方向為 (1)向上 (2)向下 (3)磁場為零 練習4(載流螺線管的電流磁效應) • 右圖為一通有電流的螺線管，則下列有關其所建立 的磁場之敘述，何者錯誤？ (1)螺線管內磁場方向，N極是在B端 (2)螺線管內磁場可視為一均勻磁場 (3)在螺線管內磁場強度比管外強 (4)通以電流愈大，則螺線管內磁場強度愈大 (5)螺線管內磁場強度與單位長度所繞的匝數成正比 練習5(載流螺線管的電流磁效應) • 右圖為一馬蹄形電磁鐵，下列相關敘述，何者正確？ (1)若電磁鐵僅一邊繞有線圈，則另一邊不會出現磁極 (2)電池的總電壓愈大，兩磁極的磁場就愈強 (3)電磁鐵的甲磁極為N極，乙磁極為S極 (4)電磁鐵的甲磁極、乙磁極都是N極 (5)電磁鐵的甲磁極、乙磁極都是S極。

電流的磁效應
車吉平
學習重點
一.什麼是「電流的磁效應」？
二.各種載流導線造成的磁場性質
三.實驗
四.應用
一.什麼是「電流的磁效應」？
• 1820年厄斯特發現：
當導現有電流時，其附近的磁針會偏轉。
• 電生磁的現象：
形成電流後，周圍產生磁場。
(靜電不會造成磁場)
二.各種載流導線造成的磁場性質
磁力線分佈
磁場大小
與何有關
磁場方向
如何判斷
1.載流長直導線
(1)
(2)
(3)
2.載流圓線圈
(1)
(2)
(3)
3.載流螺線管
(1)
(2)
(3)
1.載流長直導線：
(1)磁力線：在垂直導線的平面上，
磁力線分佈成成同心圓環狀。
藉由鐵粉觀察磁力線的分佈
1.載流長直導線：
電流大小
(2)影響磁場大小的因素：
離導線距離
I
2I
I
A
d
磁場大小：B>A
B
d
C
d
D
d
磁場大小：C>D
1.載流長直導線：
(3)以右手定則判斷磁場方向：
用右手握住載有電流的長直導線，若大拇
指指向電流的方向，則其餘四根手指蜷曲
的方向即為磁場的方向。
磁針N極會向磁力線的切線
方向偏轉
2.載流圓線圈：
(1)磁力線：與圓片狀磁鐵造成的磁力線分佈
相同。
注意：在線圈所在的平面上，圈內與圈外的磁場方向相反。
2.載流圓線圈：
(2)影響線圈圓心處磁場大小的因素：
電流愈大
圓半徑愈小
線圈圓心處磁場愈大
注意：線圈圓心處的磁力線最密集，磁場最大。
2.載流圓線圈：
(3)以右手定則判斷磁場方向：
若右手四指蜷曲順著線圈上的電流方向，
則大拇指指向即為線圈圓心處的磁場方向。
3.載流螺線管：
(1)磁力線：與磁棒造成的磁力線分佈相同。
注意：管內產生的磁場為均勻的
管內各處的磁場均相同(管口處除外)
3.載流螺線管：
(2)影響螺線管管內磁場大小的因素：
電流愈大
線圈密度愈大
螺線管內磁場愈大
(線圈密度：線圈匝數/管長)
3.載流螺線管：
(3)以右手定則判斷磁場方向：(與圓線圈相同)
若右手四指蜷曲順著線圈上的電流方向，
則大拇指指向即為螺線管內的磁場方向。
換句話說：大拇指指向的那一端為電磁鐵的N極
三.實驗
1.導線旁放羅盤，觀察導線通電後磁針的偏轉
(1)導線平躺在桌面，羅盤分別放在導線的上面、下面和旁邊。
(2)導線垂直穿過一水平面上的板面，羅盤放在板面上導線周圍。
(注意：磁針會指向地磁和電流所生磁場的合磁場方向)
2.觀察載流長直導線磁場和電流及距離的關係
(1)固定羅盤的位置，改變導線的電流大小，觀察指針
偏轉角度的變化。
電流(I)愈大，偏轉角度(θ)愈大，
但I與θ並非成正比
(2)電流保持固定，將羅盤沿著北方遠離導線移動，觀察
指針偏轉角度的變化。
離導線距離(d)愈大，偏轉角度(θ)愈小，
但d與θ並非成反比
四.應用
大型電磁鐵起重機
電鈴構造示意圖
其他應用：
馬達、揚聲器；電話筒…
電磁門鎖內部構造圖
練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向
(1)
北
東
I
(1)向東偏
(2)向西偏
(3)不偏轉
練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向
(2)
I
北
東
(1)向東偏
(2)向西偏
(3)不偏轉
練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向
(3)南北向放置之導線正下方，放一磁針，若
由導線上方看到磁針依逆時針方向旋轉，
即可推測導線中，電流方向為
(1)由南向北 (2)由北向南 (3)由東向西
(4)由西向東 (5)由上到下。
練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向
(4)
北
東
I
(1)向東偏
I
(2)向西偏
(3)不偏轉
練習1.請判斷以下磁針的偏轉方向
(5)
北
東
I
(1)向東偏
I
(2)向西偏
(3)不偏轉
練習2(長直載流導線的電流磁效應)
• 有一南北向之長直導線，通以由北向南流之電流，
則下列敘述何者錯誤?
(1)若磁針置於導線上方，磁針N極向西偏
(2)若磁針置於導線下方，則磁針N極向東偏
(3)磁針愈靠近導線，磁針偏向愈大
(4)導線中電流愈大，磁針偏向愈大
(5)在導線中，若電流加倍，則磁針偏轉角度亦加倍
練習3(長直載流導線的電流磁效應)
• 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置
上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙
兩條導線電流強度相同。則右圖中：
⑴兩導線在B點造成的磁場方向為
(1)向上
(2)向下
(3)磁場為零
練習3(長直載流導線的電流磁效應)
• 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置
上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙
兩條導線電流強度相同。則右圖中：
(2)兩導線在A點造成的磁場方向為
(1)向上
(2)向下
(3)磁場為零
練習3(長直載流導線的電流磁效應)
• 甲、乙兩條直導線垂直於紙面，在右圖所示的位置
上，甲電流流出紙面，乙電流流入紙面，且甲、乙
兩條導線電流強度相同。則右圖中：
(3)兩導線在C點造成的磁場方向為
(1)向上
(2)向下
(3)磁場為零
練習4(載流螺線管的電流磁效應)
• 右圖為一通有電流的螺線管，則下列有關其所建立
的磁場之敘述，何者錯誤？
(1)螺線管內磁場方向，N極是在B端
(2)螺線管內磁場可視為一均勻磁場
(3)在螺線管內磁場強度比管外強
(4)通以電流愈大，則螺線管內磁場強度愈大
(5)螺線管內磁場強度與單位長度所繞的匝數成正比
練習5(載流螺線管的電流磁效應)
• 右圖為一馬蹄形電磁鐵，下列相關敘述，何者正確？
(1)若電磁鐵僅一邊繞有線圈，則另一邊不會出現磁極
(2)電池的總電壓愈大，兩磁極的磁場就愈強
(3)電磁鐵的甲磁極為N極，乙磁極為S極
(4)電磁鐵的甲磁極、乙磁極都是N極
(5)電磁鐵的甲磁極、乙磁極都是S極。