單元拾參：電流的磁效應

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。