Chapter 4
電與磁的統一
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
Physics
電流的磁效應的發現
配合課本 - P.88
電與磁表面上似乎不相干，但其實頗有相似之處：
1.電力和磁力都有吸引和排斥的作用。
2.兩電荷間的電力及兩磁極間的磁力都會隨著彼此間距離增大而減小。
PHYSICS
電流的磁效應的發現
配合課本 - P.88
《論衡 • 亂龍篇第四十七》中「頓牟掇芥，磁石引針」一詞，即明確提到「電力和磁力都能吸引物體」的現象。
王充
（東漢）
PHYSICS
電流的磁效應的發現
配合課本 - P.89
於1820年4月的一場演示實驗中，發現通有電流的導線會使磁針發生偏轉！這表示載流導線在其周圍產生了磁場，此現象稱為「電流的磁效應」。
厄斯特
（Hans Oersted，1777～1851）
圖 4-2
PHYSICS
1.「電流的磁效應」即「動電生磁」：
運動的電荷（電流）會產生磁場。
2.「動電生磁」其實還有另一個涵義：
變動的電場也會產生磁場（詳見4-3節）。
×
配合課本 - P.89
NOTE
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圖4-2
配合課本 - P.89
丹麥於1965 年所發行的紙鈔，左邊的人像為厄斯特，右邊是載流導線與偏轉的磁針。
電流的磁效應的發現
配合課本 - P.89
提出「右手定則」，用以判斷電流產生之磁場的方向。在電流與磁場的定量關係上，安培也做出重要的貢獻。
安培
（ André Ampère，1775～1836 ）
圖 4-3
PHYSICS
×
圖4-3
配合課本 - P.89
法國為紀念安培逝世100 週年，於1936 年所發行的郵票。
一、載流長直導線產生的磁場
配合課本 - P.90
1.安培右手定則：拇指為電流方向，四指螺旋為磁場方向。
2.導線在周圍所建立的磁場為同心圓狀。
3.磁場大小與電流大小成正比，與距離成反比。
磁場強度：
，I 為電流大小、d為距離導線的距離。
圖 4-4
PHYSICS
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圖4-4
配合課本 - P.90
利用鐵粉呈現載流長直導線周圍同心圓狀的磁力線分布。
二、載流環形線圈產生的磁場
配合課本 - P.91
1.安培右手定則：四指螺旋為電流方向，拇指為磁場方向。
2.所形成的磁場類似於棒形磁鐵。
3.實驗得知，若電流愈大，或是環半徑愈小，則環中心軸上的磁場也愈大。
圖 4-6
PHYSICS
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圖4-6
配合課本 - P.91
利用鐵粉呈現載流環形線圈周圍的磁力線分布。
三、載流螺線管產生的磁場
配合課本 - P.92
1.安培右手定則：四指螺旋為電流方向，拇指為磁場方向。
2.螺線管內磁場大小：與電流大小成正比，與纏繞線圈密度成正比。
PHYSICS
三、載流螺線管產生的磁場
配合課本 - P.92
3.載流螺線管與小磁棒的磁力線分布非常相似，因此可將載流螺線管視為一個小磁棒，磁力線穿出螺線管的那一端就像是磁棒的N 極，而另一端就像是磁棒的S 極。
示意圖
PHYSICS
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示意圖
配合課本 - P.92
四、電流磁效應的應用：電磁鐵
配合課本 - P.93
電鈴
PHYSICS
四、電流磁效應的應用：電磁鐵
配合課本 - P.93
馬達
PHYSICS
四、電流磁效應的應用：電磁鐵
配合課本 - P.93
喇叭
延伸
補充
PHYSICS
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配合課本 - P.93
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電流磁效應的應用
圖4-11 電磁鐵示意圖，載流螺線管插入軟鐵心後磁場增強。
延伸
補充
×
圖4-13 電鈴工作原理示意圖。
配合課本 - P.93
↓
電流磁效應的應用
延伸
補充
4-1
圖(a) ～ (c) 分別為載流長直導線、載流環形線圈及載流螺線管，電流方向如圖所示，試求各圖中A ～ D 點的磁場方向各為何？
答案
配合課本 - P.94
範例
4-1
解答：略
解析：
(1) 如圖(a) 所示，根據右手定則，可知A ∼ D 點的磁場方向均在圖示平面上，分別為向上、向左、向下、向右。
配合課本 - P.94
×
↓
解析
4-1
解答：略
解析：
(2) 如圖(b) 所示，根據右手定則，可知B、D 點的磁場方向為垂直圖示平面向下；由於磁力線為封閉曲線，故可推知A、C 點的磁場方向為垂直圖示平面向上。
配合課本 - P.94
×
↓
↓
解析
4-1
解答：略
解析：
(3) 如圖(c) 所示，根據右手定則，可知A、C 點的磁場方向向右；由於磁力線為封閉曲線，故可推知B、D 點的磁場方向向左。
配合課本 - P.94
×
↓
解析
單極馬達
配合課本 - P.95
How to make Homopolar motor
02分30秒
PHYSICS
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配合課本 - P.95
↓
載流導線在磁場中所受的磁力
右手開掌定則：以右手拇指指向電流方向，四指併攏指向磁場方向，則掌心推的方向即為受磁力的方向。（此處的磁場指的是外加磁場，而非載流導線自己產生的磁場）
PHYSICS
補給站
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配合課本 - P.95
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以電動機為例，通入電流的線圈在磁場中受磁力作用而發生偏轉，磁力的方向可用右手（開掌）定則判斷。為了讓電動機持續轉動，每轉半圈通入線圈的電流就須改變方向。
PHYSICS
補給站
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配合課本 - P.95
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兩載流長直導線間的磁力作用
任一載流導線正處在另一載流導線所建立的磁場中，因而受磁力作用。
PHYSICS
補給站
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配合課本 - P.95
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↓
若兩電流同向，圖(a)，則A導線會在B導線附近建立入紙面的磁場，根據右手(開掌)定則，B導線受磁力向左。而B導線會在A導線附近建立出紙面的磁場，根據右手(開掌)定則，A導線受磁力向右，即A、B 兩導線會互相吸引。
PHYSICS
補給站
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配合課本 - P.95
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同理，若兩電流反向，則兩導線會互相排斥，圖(b)。
PHYSICS
補給站
硬碟如何運作
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PHYSICS
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