Transcript 課程名稱：電磁感應 編授教師： 中興國中 楊秉鈞  電磁感應的發現 電生磁 (電流的磁效應) 直流電 丹麥人 厄斯特 Hans Christian Oersted 西元 1777－1851年 西元1820年，厄斯特發現 通有電流的導線其旁邊磁針居然偏轉了….  顯示電流產生了 磁場 。

課程名稱：電磁感應
編授教師：
中興國中 楊秉鈞
 電磁感應的發現
電生磁 (電流的磁效應)
直流電
丹麥人 厄斯特
Hans Christian Oersted
西元 1777－1851年
西元1820年，厄斯特發現
通有電流的導線其旁邊磁針居然偏轉了….
 顯示電流產生了 磁場
。
磁生電 (電磁感應)
英國人 法拉第
Michael Faraday
西元 1791－1867年
西元1831年，法拉第發現
通過線圈的磁場變化時，可產生電流
 此現象稱為 電磁感應 。
 其電流稱為
感應電流
 發明第一個發電機
。
法拉第實驗
A線圈
直
流
電
源
磁針
B線圈
軟鐵環
 當A 線圈通入電流後，B 線圈下的磁針發生偏轉。
 感應電流的產生
磁生電的二個角色
電流產生者
角色一：11111111111111
角色二：11111111111111
磁場提供者
線圈
磁鐵
永
久
磁
鐵
多
匝
S
or
單
匝
N
電
磁
鐵
檢流計
 檢流計：功能在檢查 有無電流 ，零刻度在中央。
 指針的偏向就是 電子流 的偏向。
電路符號
檢流計
galvanometer
磁生電的條件
△B≠0
 磁生電的條件：當迴路中的磁場 變化 時，會產生電流
 其電流稱為 感應電流 。
 迴路中的磁場如何有變化呢？
 迴路與磁鐵間有相對運動時，
迴路中的磁場即有變化。
 可以迴路中的 磁力線數目 表示
磁場變化。
1
磁力線數目變化:
B  0  B  0 或 B  0 
I0
2 磁力線數目無變化:
B  0  I  0
討論一 迴路與磁鐵的相對運動
 二者維持靜止時：
B  0  I  0
 二者等速同向運動時：
B  0  I  0
討論二 迴路與磁鐵的相對運動
 二者接近時：
B  0  I  0
 二者遠離時：
B  0  I  0
（媒體：1，3’54”）
範例解說
1.（ A ）下列各圖中若V代表線圈及磁鐵的移動速度，箭頭代
表移動的方向，則在線圈中有感應電流產生的是何者？
(Ａ) 丙丁 (Ｂ) 乙丙 (Ｃ) 甲丙 (Ｄ)甲丁。
(甲)
△B＝ 0
(乙)
△B＝ 0
(丙)
△B＜0
(丁)
△B＜0
範例解說
2.（ D ）空心螺線形線圈上方懸吊一棒形磁鐵，磁鐵以下列方式運
動，如圖所示，哪些線圈會產生感應電流？
(Ａ)甲 (Ｂ)甲乙 (Ｃ)丙丁 (Ｄ)甲乙丁。
(甲)
(乙)
(丙)
△B＝ 0
(丁)
範例解說
3.兩電路緊鄰放置如圖，依如下的步驟來操作，則回答下列問題：
 步驟 甲：按下開關，形成通路瞬間
 步驟 乙：接通電路後維持一段時間
 步驟 丙：再切斷開關，形成斷路瞬間
甲
（1）三步驟中，何者會使迴路中的磁場增加？
。
乙
（2）三步驟中，何者會使迴路中的磁場不變？
。
丙
（3）三步驟中，何者會使迴路中的磁場減少？
。
（4）三步驟中，何者會使迴路產生感應電流？ 甲丙 。
線圈
磁鐵
 感應電流的方向
冷次 提出感應電流方向決定法
俄國人 冷次
Heinrich Friedrich Emil Lenz
西元 1804－1865年
西元1834年，冷次
提出決定線圈中感應電流方向的方法
 此定律稱為 冷次定律
。
冷次定律
 冷次定律： 由『螺線管右手定則』推求感應電流方向
 磁鐵的原磁場恆 反抗 線圈所產生的感應磁場
若永久磁鐵接近迴路時：
I
N
S
原磁場
感應磁場
檢流計偏向＝電子流方向
B  0  I  0
討論三 感應電流方向判斷


I
S

N
N

I
N
I
S
S
I
S
N
範例解說
4.兩電路緊鄰放置如圖，依如下的步驟來操作，則回答下列問題：
 步驟 甲：按下開關，形成通路瞬間 （相當於磁鐵 S 極接近）
 步驟 乙：接通電路後維持一段時間
 步驟 丙：再切斷開關，形成斷路瞬間 （相當於磁鐵 S 極遠離）
X
（1）步驟 甲，產生的感應電流方向為 X或Y？
。
（2）步驟 乙，產生的感應電流方向為 X或Y ？ 不產生電流 。
Y
（3）步驟 丙，產生的感應電流方向為 X或Y ？
。
N
S
S
S
Y
N
X
N
討論四 法拉第實驗解析
N
S
S
⊕
A線圈
I
磁針
B線圈
N
N
軟鐵環
 當A 線圈通入電流的瞬間：
B 線圈下的磁針向 西 方偏轉。
直
流
電
源

範例解說
5. （ A ）如圖所示，一磁鐵垂直於銅環面，當磁鐵以 N極向銅環
靠近時，以圖中眼睛的位置觀察（設眼睛能辨明電流方
向），銅環感應電流的方向為何？
(Ａ) 順時鐘方向
(Ｂ)逆時鐘方向
(Ｃ) 先順時鐘方向，後為逆時鐘方向 (Ｄ)無感應電流。
S
N
I
順時針
範例解說
6. （ B ）把一磁棒自甲線圈內向右拉出，並插入乙線圈左側，如
圖，則兩線圈之檢流計方向為何？
(A) 甲、乙相同
(B) 甲、乙不同
(C) 甲、乙皆無電流
(D) 無法得知
S
N
N
S
I甲
I乙
S
 感應電流的大小
法拉第定律
 法拉第定律：
 感應電流的大小與磁場變化速率成 正 比
B
I
t
（媒體：1，6’58”）
 磁場變化速率愈快，感應電流愈大
I
N
S
2m
s
＞
I1
I2
10 m
s
影響感應電流大小的因素
 影響感應電流大小的因素：
I
N
S
線圈
磁鐵
（1）線圈匝數（疏密程度）：匝數密，感應電流大
（2）線圈導電性：線圈電阻小，感應電流大
（3）線圈內置磁性物質：有鐵芯，感應電流大
（4）線圈內磁場變化速率：變化速率快，感應電流大
（5）磁鐵的磁場強度：磁鐵磁場強，感應電流大
範例解說
7. 磁棒由高度h 公尺的位置自由下落，過程中穿過如圖的螺線形線圈，
則完成下表：（重力加速度 g）
通過線圈
通過線圈
上方時
下方時
N
a
b
X
Y
N
感應電流
方向
Y
X
檢流計
偏向
a
b
感應電流
大小比較
較小
較大
落下
的時間
（媒體：1，3’08” ；2，9’34”）
2h
t
g
 電磁感應的應用
－變壓器
－發電機
 變壓器
變壓器原理 電磁感應
N1
N2
V1
副線圈
原線圈
V2
 電壓  圈數  圈數多, 電壓大
V1
V2


N1
N2
輸入電壓
輸出電壓

原線圈圈數 副線圈圈數
N2
 V2 
 V1
N1
（媒體：1，2’59” ）
變壓器圖示
N1=1
V1
V2


N1
N2
N2=1
N1=1
N2=2
輸入電壓
輸出電壓

原線圈圈數 副線圈圈數
變壓器構造
 變壓器：改變
交流電
電壓的裝置（升高或降低電壓）
1.構造：由鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈組成
 原線圈 ：輸入交流電的線圈（圈數 N1）
 副線圈 ：輸出交流電的線圈（圈數 N2）
2.作用原理： 電磁感應  圈數  電壓 。
 改變圈數比（＞1 或＜1），可調節輸出電壓
 整流變壓器：兼具變壓及整流二種功能
 將交流電變成直流電  改變電壓
範例解說
8. （ B ）曉華想要利用自製的變壓器使110V的電壓轉換成55V，
若是輸入端的線圈繞了10圈，那麼輸出端的線圈應該要繞
幾圈？ (A)2圈 (B)5圈 (C)10圈 (D)20圈。
V1
V2


N1
N2
輸入電壓
輸出電壓

原線圈圈數 副線圈圈數
V1 V2
110 55



N1 N2
10 N2
 N2  5
 發電機
發電機的構造
 發電機：是 力學能 轉成 電能 的裝置， 法拉第
發明。
 主要構造： 場磁鐵  電樞  集電環  電刷
直流
發電機
電樞
場磁鐵
集電環
電刷
（媒體：1，3’39” ）
交流
發電機
直流發電機
（媒體：1，1’24” ）
交流發電機
發電機原理 電磁感應
開關
儲電裝置
塑膠墊片
線圈
塑膠墊片
磁鐵
 此手電筒使用時，需 前後搖動 。
其內的磁鐵會來回通過線圈，以產生 感應電流 。
電動機與發電機
裝置
電動機
發電機
電能轉成力學能
力學能轉成電能
構造
場磁鐵
集電環
電樞
電刷
場磁鐵
集電環
電樞
電刷
原理
電流的磁效應
電磁感應
說明
電生磁的應用
磁生電的應用
種類
交流與直流電動機
交流與直流發電機
範例解說
9. （ D ）下圖為一發電機的簡圖，線圈沿順時鐘方向轉動，下列
敘述何者正確？
(A) 感應電流的大小與線圈轉動速率無關
(B) 本裝置為直流發電機
(C) 本裝置主要目的是將電能轉換為力學能
(D) 線圈的圈數增加，感應電流愈大。
 感應電流愈大：
（1）電樞匝數愈多
（2）轉速愈快
（3）場磁鐵磁場愈強
（4）電樞繞鐵芯
範例解說
10. 下圖為一發電機的簡圖，若使線圈沿順時鐘方向轉動，則：
（1）此發電機為 交流 發電機（交流或直流）
（2） B
此時 ab 段導線中的電流方向如何？
（A）a 流向 b （B）b 流向 a （C）無電流產生。
S
N
法拉第與戴維
法拉第
戴維
戴維是個貢獻卓著的科學家，是法拉第的老師….有人問戴維你一
生最大的科學成就是什麼！
戴維說：『我發現了法拉第。』
Jim 112 時代
課
程
結
束