單元拾參:電流的磁效應

一、電流的磁效應

()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。

()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電流大小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

()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.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

()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,小磁針的極會向磁力線的方向偏轉。(如圖四)所示:

()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。

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