一、電流的磁效應：

（一）電流的磁效應與能量轉換：

1.電流的磁效應最早由丹麥人厄司特於1820年發現，他無意中觀察到置於通有直流電導線附近的小磁针會受影響而偏轉，若將直流電的電流反向，則小磁針亦偏向反方向。

2.任何通有直流電的導線，在導線的周圍會建立磁場，此種現象稱為電流的磁效應。

3.電流在其通過的路徑上會建立磁場，是代表能的形式發生轉變，亦即電能會消耗並轉換成磁能，仍然遵守能量守恆定律。

（二）安培定律 ：

1.安培定律：磁場強度和通過導線的電流大小和距離有關。

（1）電流建立的磁場強度和通過導線的電流大小成正比。

（2）電流建立的磁場強度和導線的距離成反比，而永久磁鐵建立的磁場強度與磁鐵的距離平方成反比。

2.安培定律旨在判斷磁場強度與電流大小和導線距離之間的關係，若要判斷電流磁效應所生的磁場方向，則以「安培右手定則」判斷。

 

二、安培右手定則：

（一）安培右手定則與適用類型：

1.磁場是有方向性的物理量，依據安培右手定則可以判斷導線所產生的磁場方向，運用於「長直導線」和「螺旋形線圈」兩種類型的判斷上。

2.類型一：長直導線通以直流電時，其周圍會產生圓形磁場分佈情形繪製成磁力線；（如圖一）。

（1）如圖一所示；長直導線因電流而產生磁場，且這些磁力線皆是以導線為圓心的同心圓。

（2）長直導線所建立的圓形磁力線，磁場平面與導線垂直，且磁場強度與導線的距離成反比。

※【題型二】螺旋形線圈─安培右手定則：用以判斷螺旋形線圈所建立的磁場，通以直流電的螺旋圈，以大姆指代表線圈內的磁場方向，以四指旋轉方向代表流電方向。（如圖二）

3.空心的螺旋形線圈在通電時也會產生磁場，若在螺旋形線圈內放置鐵、鈷、鎳等磁性物質，可以增強磁效應所生的磁場強度。（如圖三）

4.在軟鐵棒纒繞螺旋形線圈，通以直流電時即可產生磁場，切斷電流時則磁性立即消失，此種裝置稱為：電磁鐵。

（二）長直導線對磁針的影響 ：

1.長直導線周圍所建立的磁場是封閉的同心圓。

2.放置在長直導線附近的小磁針，會受到導線建立的磁場影響，小磁針的Ｎ極會向磁力線的方向偏轉。（如圖四）所示：

（三）螺旋形線圏對磁針的影響 ：

1.將小磁針置於螺旋形線圈所建立的磁場中時，小磁針的N極會受磁場影響而指向磁場的方向（如圖五）。

2.生活中有許多利用電流磁效應的裝置，例如：電磁爐、喇叭、電鈴、電話、電動機（馬達）、電風扇…等。

 

 

二、電磁鐵：

一、電磁鐵原理：

1.電磁鐵所運用的原理是：電流的磁效應。

2.電磁鐵需使用直流電源，所以產生的磁場方向固定，但交流電也能產生電流磁效應，只是因為交流電的電流方向不斷改變，頻率為每秒60Hz，導致感應而生的磁場方向相反而使磁性相互抵消。

3.空心螺線圈通以直流電時即有磁性產生，用安培右手定則可以判斷磁極和磁場方向（如圖一所示）

 

二、電磁鐵的構造：

1.以漆包線在軟鐵棒上緾繞多匝螺線形線圈的裝置，線圈密度愈高愈佳。（註：軟鐵棒即純鐵或熟鐵）。

2.將螺線形線圈通以直流電時，軟鐵棒即可磁化為暫時磁鐵，而當電流切斷後，軟鐵棒的磁性隨即消失。（電磁鐵不可以用鋼材等硬鐵棒）

3.以硬鐵棒纒繞螺旋圈漆包線，則磁化速率較慢，但於切斷電源後磁性持續較久，可製成永久磁鐵。

4.甲、乙兩電磁鐵各通以相同大小的電流時，則兩線圈的磁場強度為：甲＞乙。（如圖二）所示：

 

三、增強電磁鐵的方式：

1.電磁鐵可藉由下列方式增強磁性：

（1）增加線圈匝數。

（2）加大線圈的電流。

（3）在線圈中放置磁性物質（如：鐵、鈷、鎳）等。

純度高的軟鐵棒，磁化速率較快，且當電磁鐵斷電時磁性消失也快，例如電鈴即是利用此一特性的裝置：（如圖三）

（4）圖三電路接通電源時，電磁鐵因磁化而具有磁力。

（5）圖中右側附有小槌的彈簧片因磁力而向右敲擊鈴鐺，此時彈簧片因向右偏移而造成斷路（如圖四）。

（6）電磁鐵在斷路時磁性消失，此時彈簧槌因受到彈力而向右移動，接觸到右側小螺絲而形成通路。

（7）當電路再度形成通路時，電磁鐵的磁性隨即恢復，再度因磁力對彈簧槌產生向右的吸引力，使彈簧槌敲擊鈴鐺而發出聲音，如此斷路與通路循環交替，彈簧槌則反覆敲擊進而發出鈴聲。