Chapter 4
4-2 電磁感應
4-3 電與磁的統整
4-4 光與電磁波
4-1 電流的磁效應
電與磁的統一
Physics
一、法拉第電磁感應定律
配合課本 - P.98
1831年發現「磁轉變為電」的電磁感應現象。
電磁感應（electromagnetic induction）可表述如下：通過線圈的磁力線數目發生變化時，線圈上就會產生應電流（induced current）；若通過線圈的磁力線數目變化得愈快，則應電流也愈大。
法拉第
（Michael Faraday）
PHYSICS
配合課本 - P.98
法拉第證實電磁轉動的實驗裝置
現存於皇家研究院的法拉第自製的線圈圓圈內的圖取自法拉第手寫的實驗記錄。
配合課本 - P.98
「電磁感應」即「動磁生電」：變動的磁場會產生電場（而引發應電流）。
×
配合課本 - P.98
NOTE
二、冷次定律
配合課本 - P.98
用來判斷感應電流的方向（安培右手）
反抗磁力線數變化 → 產生感應電流
1.通過線圈的磁力線數變多時，線圈會感應產生電流以減少磁力線數。
2.通過線圈的磁力線數變少時，線圈會感應產生電流以增加磁力線數。
應電流磁場
應電流
靜止
點箭頭
磁鐵近
清空磁場
點箭頭
磁鐵近
圖4-17 電磁感應實例。
PHYSICS
三、電磁感應的科技應用
配合課本 - P.102
交流發電機
使線圈在固定的磁場中旋轉，由於通過線圈的磁力線數目會隨著時間變化，根據電磁感應知，線圈上會產生方向交互變化的應電流，即產生交流電。
法拉第發現電磁感應的1831 年9 月23 日為「電機工程誕生日」，並尊法拉第為「電機工程之父」
PHYSICS
三、電磁感應的科技應用
配合課本 - P.102
PHYSICS
三、電磁感應的科技應用
配合課本 - P.102
變壓器
接有交流電源的主線圈因電流的磁效應而在軟鐵環上產生隨時間變動的磁場 ，此變動的磁場則因電磁感應而在副線圈上產生隨時間變動的應電流。
PHYSICS
三、電磁感應的科技應用
配合課本 - P.102
若為理想變壓器，則主、副線圈兩端的電壓與其匝數成正比：
主、副線圈的電壓各為V1 、V2 ，匝數各為 N1、 N2
PHYSICS
三、電磁感應的科技應用
配合課本 - P.102
電磁器
常用的電磁爐其盤面下為一組同心圓狀線圈，通以交流電時會產生隨時間變動的磁場，放置在盤面上的鐵質金屬鍋具由於電磁感應而產生應電流，此應電流因鍋具的電阻而生熱，然後藉此烹煮鍋內的食物。
PHYSICS
底部為陶瓷、玻璃等絕緣體的鍋具由於不能形成應電流而無法使用電磁爐加熱。非鐵質金屬鍋具如鋁、銅雖可產生應電流，但效率不佳，不適合烹煮食物。
×
配合課本 - P.102
NOTE
四、用電安全
配合課本 - P.102
插座及延長線額定電流
1.壁上插座或是延長線都有最大容許的總電流（又稱額定電流，通常是15安培），若是超過負載，則絕緣外皮可能因過熱熔毀而引發火災。
2.延長線雖可使插孔變多，但並不能增加最大容許的總電流，故使用多插孔的延長線時，更須注意有無超載的疑慮。
PHYSICS
四、用電安全
配合課本 - P.102
電線及電器保養
1.若電線內的兩條導線互相接觸而發生短路時，也會產生過熱危險。
2.為避免破壞電線而發生短路，在拔插頭時應手握插頭拔起，不可直接拉扯電線、過度折彎電線、踩踏重壓電線。
3.維護電器設備清潔以及確實接地都能提升用電安全。
PHYSICS
4-2
下圖為1831 年法拉第發現電磁感應的原始裝置圖(a) 及示意圖(b)，軟鐵環兩側分別纏繞兩組線圈，接有電源的稱為主線圈，接有檢流計的則稱為副線圈。試回答下列問題：
配合課本 - P.104
範例
4-2
(1)接通開關的瞬間，通過檢流計的電流方向為何？
(2)承上題，切斷開關的瞬間，通過檢流計的電流方向為何？
(3)接通或切斷開關待穩定後，通過檢流計的電流方向為何？
答案
配合課本 - P.104
答案
答案
範例
4-2
解答：略
解析：
(1)接通開關的瞬間，主線圈開始在軟鐵環上建立順時針方向的磁場，使得通過副線圈的磁力線數目發生變化，根據冷次定律，副線圈之應電流會在軟鐵環上產生逆時針方向的磁場，因此通過檢流計的應電流方向是由P → Q。
配合課本 - P.104
×
↓
解析
4-1
解答：略
解析：
(2)切斷開關的瞬間，軟鐵環上順時針方向的磁場開始變小，使得通過副線圈的磁力線數目發生變化，根據冷次定律，副線圈之應電流會在軟鐵環上產生順時針方向的磁場，因此通過檢流計的應電流方向是由Q → P。
配合課本 - P.104
×
↓
↓
解析
4-1
解答：略
解析：
(3)接通或切斷開關待穩定後，軟鐵環上無磁場的變動，因此也不會有電磁感應，故無應電流通過檢流計。
配合課本 - P.104
×
↓
解析