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單元六、什麼是磁剎車？

家齊高中微課程

許瑞榮、陳昭敏、陳舒涵

成功大學物理系

理學院科學教育中心

2023/01/09//2023/10/11

(A) 磁生電(法拉第定律)

• 拿起磁鐵，以N極對準線圈的中心快速靠近，並停在中心處。觀察檢流計偏轉情形為何？等指針靜止之後，將磁鐵從線圈中心處快速移開。觀察檢流計偏轉情形為何？

磁生電、電生磁

使用步驟：

• 再將磁鐵倒過來以S極對準線圈的中心，重覆以上步驟。觀察檢流計偏轉情形為何？

(注意：強力磁鐵為易碎，請小心使用，物掉落地面。)

v

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(B) 電生磁(安培定律)

• 將電源供應器的插上插頭，並打開開關。(使用時間不要超過3分鐘，用完請觀電源。)
• 將接上電源供應器的線圈，靠近接有檢流計的另一個線圈，前後快速移動，重複(A)的步驟。觀察通電後的線圈，是否與磁鐵一樣，會造成檢流計指針的偏轉？
• 你也可以在兩個線圈重疊時，開關電源，觀察檢流計的變化情形。

(法拉第定律與安培定律)

磁生電

電生磁

原理說明：

​

安培定律：

當電流通過導線時，在導線周遭會產生磁場，其磁場的方向遵守右手定則。

不同形狀的電流導線所造成的磁場會有所不同，如下圖所示，長直導線與環形導線所造成的磁場不一樣，撒上鐵粉之後，所呈現的磁力線分布也就不同。

線圈通電之後會產生磁場。此時，若在通電線圈之旁有另一個連接電流計的線圈，當通電線圈開啟或關閉電源，都會造成磁通量的變化，在另一個線圈產生感應電流，讓檢流計的指針偏轉。

原理說明：

​

法拉第定律：

當一個線圈迴路在磁場環境中，線圈迴路所產生的感應電動勢與磁通量(垂直通過線圈的磁力線總量)的變化率呈正比，此感應電動勢會在迴路中所產生感應電流將產生產應磁場，並用來抵抗它的磁通量的變化。

線圈向永久磁鐵或電磁鐵靠近或遠離，或是在磁場中轉動，都會造成磁通量的變化，產生感應電流，讓檢流計的指針偏轉。另外，開關電磁鐵(通電的線圈)，也會造成附近的另一個連接電流計的線圈的磁通量變化，產生感應電流，讓檢流計的指針偏轉。

磁剎車(I)

P.10

前有排斥阻擋，後有吸引拉扯，磁鐵將不再加速，最後達到終端速度

後端產生反向的感應渦電流所造成的磁場將產生吸引

冷次定律給定因為電磁感應產生的感應電動勢與感應電流的方向，這個定律提供法拉第感應定律的符號選擇的物理解釋，它指出：感應電動勢與磁通量的改變異號。

冷次定律 (Lenz’s Law)

https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=2458

(1) 如右圖，讓磁鐵或沒有磁性的金屬墊圈從兩個鋁片中間落下，觀察它們掉落情形的差異。

(2)如下圖，在二個強力磁鐵之間分別掛上梳狀，柵門狀與片狀的鋁板，分別擺動看看，觀察它們的差異。

磁阻現象(磁剎車)

使用步驟：

磁煞車中的渦電流

P.26

N

N

S

S

前端產生感應渦電流所造成的磁場將產生排斥

後端產生反向的感應渦電流所造成的磁場將產生吸引

前有排斥阻擋，後有吸引拉扯，磁鐵將會減速，最後停下來

電磁爐在金屬鍋底產生渦電流用以加熱食物

P.27

磁剎車實驗

實驗目的：經由實驗了解磁感應所造成的磁煞車現象

磁煞車實驗討論

​

斜率的意義？

​

為何會有不同的斜率？

F_g

F_B

F_g=F_B

​

等速運動

F_B

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https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfqlLaBm3ljfqQVHhmrsV9KYJMdGXKggB1Jn5k1FY2yK7WzMg/viewform?usp=sf_link

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