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【討論】電磁感應—物理筆記
發表于: 2022/12/24
電磁感應
A、西元 1831 年法拉第發現: 當線圈內的磁場發生變化時,會感應產生電流,這電流稱為應電流。
B、有電流必定產生磁場,但有磁場未必產生感應出電流,必 須磁場發生變化,才有應電流發生。
C、由磁場變化以產生應電流的現象,稱為電磁感應。
D、由安培計或檢流計上指針偏轉的方向,可以判斷應電流的流動方向。
E、檢流計的指針在中央時,其讀數為 0,指針偏轉方向與電
子流流向相同,其電路符號為G。
F、改變線圈附近的磁場有下列三種方法:
(1)移動線圈附近的磁鐵。
(2)移動線圈附近另一通電流的線圈。
https://img.yamol.tw/file/63a6bf5ba2edf.jpg
(3)改變線圈附近的另一線圈中的電流。
https://img.yamol.tw/file/63a6bf5cd776d.jpg
https://img.yamol.tw/file/63a6bf5f9e65d.jpg
(4)靜止的磁棒對線圈而言,有磁場但是沒有變化,因此沒有應電流。
(5)當磁棒靠近線圈時,靠近線圈的一端磁場增強,因此磁場有變化,於是線圈產生應
電流,檢流計指針偏轉。
(6)當磁棒離開線圈時,靠近線圈的一端磁場減弱,因此磁場有變化,於是線圈產生應
電流,檢流計指針朝另一方向偏轉。
G、當線圈內的磁場發生變化時,線圈會產生電流,這種現象稱為電磁感應,此電流稱為 應電流,由法拉第發現。
(1)如下圖,接通或切斷電源瞬間,會造成B線圈內的磁場發生變化,因而產生應 電流,而使磁針發生偏轉(磁針置於導 線下方)。
(2)接通或切斷瞬間,磁針所以會偏轉的原因,是因與 B 線圈連接的長直導線產生電流磁效應的關係。
(3)若開關保持接通,雖然有磁場,但是磁場沒有產生變化,因此沒有應電流,磁針不
會偏轉。
https://img.yamol.tw/file/63a6bfdd851b7.jpg
冷次定律:
A、西元 1834 年德國科學家 冷次 提出 冷次 定律,可以決定應電流的方向。
B、線圈內磁場發生變化時,會產生應電流,而應電流也會有電流的磁效應,產生感應磁場。
C、冷次定律:
(1)內容:線圈內的磁場發生變化時,線圈會感應而產生電流,應電流的方向,恆使此
電流產生新磁場,以反抗原來磁場的變化。
(2)冷次定律分三階段:
甲、 線圈內的磁場發生變 化,產生應電流。
乙、 應電流產生磁效應, 而產生感應磁場。
丙、 感應磁場恆反抗原來 磁場的變化。
(3)根據冷次定律,磁鐵接近線 圈,線圈與磁鐵接近的一端生同名極,以阻止磁鐵接近。
(4)當磁鐵離開線圈時,線圈與磁鐵接近的一端產生異名極,以吸引磁鐵,使磁鐵不能遠離。
https://img.yamol.tw/file/63a6c04010649.jpg
https://img.yamol.tw/file/63a6c0409d507.jpg
發電機:
A、發電機是一種能將力學能轉變為電能的裝置。
B、發電機原理是利用電磁感應,亦即發電機是屬於法拉第定律的應用。
C、發電機的主要構造為:
(1)場磁鐵:產生固定磁場的裝置。
(2)電樞:位於場磁鐵中間,能自由轉動的多匝線圈。
(3)集電環:改變輸出電流的方向。
(4)電刷:提供導出電流的裝置。
https://img.yamol.tw/file/63a6c09d9f9c6.jpg
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電磁爐
A、原理:
(1)電磁爐的內部為多數的感應線圈,當電磁爐通入交流電時,線圈內部會產生隨時間變化的磁場。
(2)鍋具底部為鐵磁性材質,由於變化的磁場通過鍋底,使其產生應電流。
(3)由於鍋具底部有電阻,使得應電流因電流熱效應而發熱,而熱能則以傳導、對流、輻射的形式傳播,藉以達到加熱的效果。
B、能量轉換的效應:電能→磁能→電能→熱能。
C、應用原理:電流磁效應(安培定律)、電磁感應(發拉第定律)、電流熱效應(歐姆定律)。
https://img.yamol.tw/file/63a6c1115ce0e.jpg
A、 原理:利用電磁感應的原理,來升高或降低電 壓的裝置。
B、 構造及原理:
(1)藉著原線圈輸入隨時間做週期變化的交流電,原線圈的磁場隨著週期性的變化。 (2)另一端的副線圈通過的磁場也做週期性的變化,因此副線圈產生應電流,並且輸出交流電。
(3)原線圈的輸入電壓與副線圈的輸出電壓關係:
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https://img.yamol.tw/file/63a6c16b13f30.jpg
C、 整流變壓器:
(1)一般使用的整流變壓器, 兼具整流及變壓的功能。
(2)先利用原線圈和副線圈的匝數,改變至所需的不同電壓;再藉由二極體等電子零件,將交流電改為直流電。
電與磁的統一
A、電場與磁場的比較:
https://img.yamol.tw/file/63a6c1ba25214.jpg
B、馬克士威的貢獻:
(1)集電磁學大成:統合科學家(庫侖、安培、法拉第)在電磁學上的貢獻,發表馬克士
威方程組,以定量的方法描述電與磁的交互作用,而電與磁的交互作用,即統稱為
電磁力。
(2)提出電磁波理論,預測電磁波的存在,並且推算出電磁波的波速與光速相同。
(3)預測光是一種電磁波。
(4)帶電質點作加速度運動時,該質點會輻射出電磁波。
(5)赫茲 以實驗發射電磁波,並接收電磁波,證實電磁波的存在。
電磁波:
A、帶電粒子做加速運動時,即產生電磁波。
B、電磁波的性質:
(1)電場和磁場的外積,其方向即為電磁波進
行的方向⇒E × B = C(上面都加→)
(2)電磁波在真空中的速度皆為 3x10^8m/s。
(3)電磁波在介質中的速度皆小於 3x10^8 m/s;且頻率愈大時,在介質中的速率愈慢。 (4)頻率愈高的電磁波,能量愈大。
(5)物體的溫度愈高,電磁波輻射的能量愈大,頻率愈大,強度也愈大。
(6)電磁的波長愈大,愈容易發生繞射及干涉,即波動性質愈明顯。
C、應用:無線電報、無線電話、廣播、電視、雷達、無線電遙控......。
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