• 沒有找到結果。

12-4 電磁鐵

在文檔中 第三冊理化講義 (頁 23-31)

<你知道嗎?>

於先前的章節中,曾提到電可生磁,那麼請問用什麼方法可以使 磁場強度變大?

<Ans>: 提升電流強度。

 將長直導線改成螺旋形線圈。

還記得先前的章節曾提到過,通有電流的長直導線會於導線的周 圍產生磁場,並針對磁場的形狀、大小、方向作一探討。如果將此直 導線改成螺線形線圈,那你知道它是否會產生磁場?如果會,那磁 場的形狀、大小、方向又會是如何?

一.通有電流的螺線形線圈之磁場:

1.單匝圓形線圈所產生的磁場:一個單匝圓形線圈所生成的磁場 形狀,有點類似一個圓盤形的薄磁鐵所造成的磁鐵。如下圖(a)、

(b)所示。

圖(a) 通電流的單匝圓形線圈 圖(b) 圓盤形薄磁鐵所造成 所造成的磁場形狀 的磁場形狀

<Note>:單匝圓形線圈中心處所產生磁場的方向判定:

以右手彎曲四指代表電流方向,則伸直的大姆指所指的方向便 是線圈中心的磁場方向。

 將導線圍繞成圓形者,即稱之為線圈。

 若將一長直導線繞成螺線形形成長線圈,而這長線圈可視為由 數十個單匝圓形線圈串聯而成,稱之為螺線形線圈。

2.螺線形線圈所產生的磁場:圈數很多的螺線形線圈通有電流時,

每一圓形導線在中心處所建立的磁場均為同方向,故可以互相 增強效應,結果造成一個與條形磁鐵效果相同的磁場。其特性如 下:

(a)用一條長導線繞成螺線形的長線圈,就相當於由很多的圓形 線圈所串聯而成,故線圈中心處的磁場較單一圓形線圈為強。

(b)線圈內部磁力線形成直線狀(且方向相同),但於線圈兩端的 磁力線則逐漸彎曲向外。

(c)螺線形線圈的磁力線特性與條形磁鐵的磁力線相似,而線圈

內磁力線與線圈外磁力線方向恰好相反。如下圖所示。

(d)線圈內磁場強度與線圈上的電流成正比。

(e)線圈內磁場強度與單位長度所繞的線圈數亦成正比。

(f)磁場方向的判斷  用右手握住線圈,右手四指彎曲指向電流 方向,則伸直的大姆指所指的方向便是線圈極性 N 極的一端,

也就是線圈所生成的磁場方向。如下圖所示。

二.電生磁的應用(電磁鐵):利用電流磁效應,使軟鐵具有磁性所製 成的磁鐵。

1.電磁鐵的製作:

step 1:利用一圓形塑膠管製得一螺旋形線圈。如下圖左所示。

step 2:並於線圈兩端分別接上電池(直流電)之正負兩極。通有電流的 線圈會像磁鐵般使羅盤發生偏轉,判斷一下線圈的N、S 極?

如下圖中。若改變電流流向,則線圈的N、S 極亦會跟著改變,

如下圖右。

<Note>:

 若將通有電流的線圈靠近磁性物質

、鐵質材料(如,迴紋針),則可吸住 鐵質材料(迴紋針),如右圖所示。

 利用磁針即可檢驗所產生磁場之方向 (由磁針的 N 極、S 極判斷)及大小 (由磁針偏轉程度)。

step 3:將一軟鐵棒或鐵釘插入此一螺線形線圈內部,即可藉由電流 磁效應使軟鐵棒具有磁性,可吸住迴紋針,如下圖左。若不 通電流,鐵釘則無法具有磁性,故不能吸住迴紋針,如下 圖中所示。

step 4:改用竹筷代替鐵釘,如下圖左所示,重複實驗,那結果又如 何?

2.電磁鐵的特性:

(a)電磁鐵可藉提升電流強度、增多單位長度匝數或加粗鐵芯 而產生較大磁場,進而吸引較重之鐵質材料。

(b)電磁鐵的磁場,其方向及強度可隨電流之改變而改變;一 般而言,磁場強度遠大於天然磁鐵。

(c)電流停止時,電磁鐵之磁性亦隨之消失;所以使用較為方便。

3.電磁鐵的應用:電磁鐵的用途很廣,像電磁鐵起重機、電話機收 話器、電報機、電鈴、安培計、伏特計、馬達等等。

<做做看>

根據先前所提到的電磁鐵製作的方式,將漆包線饒成空心線圈,刮 除兩端引線前端部分的絕緣漆,並以導線將線圈、電池、開關連接。

取一枚迴紋針,將迴紋針的 1 / 3 部分放入線圈中,接通開關,使電 流通過線圈,此時迴紋針產生什麼現象?為什麼?

<結果>:

<課外新知>:安培計、伏特計的偏轉原理

7.有甲、乙兩個串聯的線圈,長度與

<高手過招>

在文檔中 第三冊理化講義 (頁 23-31)

相關文件