電容器的i ∼v特性
z
當電荷聚集在電極板時即表示電容器儲存有能量，此一 能量可由傳導到電容器的功率來求得。由功率的關係可 知：
(3-25)
磁的現象
z 電與磁的關係相當密切。沒有磁的作用，所有的發電機、電動機、
變壓器、繼電器、自動開關等設備均無法工作。電與磁之間的作用 是經由所謂電磁感應所產生，磁鐵的運動可產生電流，電流的流通 可形成磁場，並形成電路基本三元件之一的電感器之工作。
z 凡是能吸引鐵的物質均稱為磁鐵，使物質具有此一吸鐵性之作用稱 為磁化。依形成方式磁鐵可分為天然磁鐵及人造磁鐵兩種。依磁性 存在之久暫來分，磁鐵可分為暫時磁鐵及永久磁鐵兩種。暫時磁鐵 之磁性只有在磁化時存在，磁化作用移去後，磁性即消失。但永久 磁鐵之磁性歷久不衰。
z 在磁鐵裡，磁性最強的部位稱為磁極，磁極有南極(S極)及北極(N 極)之分。如同電荷一般，磁極間有作用力存在，同極性的磁極相 斥，異極性的磁極相吸。磁極間之作用力如電荷作用力一般可用庫 倫定律來表示
。
磁的現象
z 庫倫磁力定律是指兩磁極間之作用力與兩磁極強度之乘積成正比，
而與磁極間距離之平方成反比，即：
F=km1m2/r2[N] (3-27)
其中，m1及m2分別表示磁極強度，其單位為韋伯(Weber，Wb)。k 為一隨所用單位以及磁極存在的介質的特性而定。在SI系統裡，
k=1/4πμ[m/H] (3-28) μ稱為導磁係數，它可表示為：
μ＝μoμr (3-29)
μo為真空中之導磁係數其為一物理量，其單位為亨利/公尺(H/m)，
而大小為
μo＝4π×10－7[H/m]
μr為物質相對於真空之導磁係數，稱為相對導磁係數。如同εr一 樣，定義為相隔距離不變之磁極，置於真空中與置於介質中作用力 之比。設在真空中之作用力為Fo，在介質中之作用力為F，則：
μr=Fo/F=μo/μ (3-30)
磁的現象
z 磁極的特性就是N極與S極必須相伴而生，不像正負電荷可以單獨 存在。任何一磁鐵，其中一端為N極，另一端為S極。若從中間將 磁鐵截成二半，則每一半會自動形成包含有N極及S極之磁鐵。
z 磁極間因有作用力存在，故被認為在其周圍有一與地球引力場相似 的力場存在，此一力場稱為磁場。磁場之分佈情形可由小指南針在 磁鐵周圍運動時，其指針的指向來判定，如圖3-18所示。通常可用 所謂磁力線來表示磁場，如圖3-19所示。
磁的現象
磁力線具有以下之特點(磁鐵磁力線之分布如圖3-20所示)：
(1)磁力線本身有伸縮之特性，磁力線之間彼此相斥，互不相交。
(2)磁力線為封閉曲線，由N極出發，經由空間回至S極，然後在磁鐵內部由S 極回至N極而完成迴路。
(3)磁力線離開或進入磁鐵時，必垂直於磁鐵表面。
(4)磁力線的疏密，表示磁場之大小。
(5)磁力線上某點之切線方向，表示該點磁場之方向。
磁的現象
z 通過某一面積之磁力線數稱為磁通，以φ來表示，其單位為韋伯 (Wb)。在空間中，每單位面積垂直通過之磁通數稱為磁通密度，以 B來表示，設截面積為A之空間所垂直通過之磁通為φ，則
B=φ/A[T] (3-31)
磁通密度單位為特斯拉( T)，相當於每平方公尺有1韋伯之磁通。
z 在磁的現象裡另一個重要而必須要考慮的參數為磁場強度，磁場強 度是指單位磁極在磁場中某點所受到之作用力
H=F/m[N/Wb] (3-32)
z 因磁通密度可用來表示磁場之大小，因此磁通密度與磁場強度具有 以下的關係：
B＝μH[T] (3-33)
z 磁場強度與磁通密度均為向量，其方向為單位N極之受力方向。磁 場強度之單位為牛頓/韋作(N/Wb)，或安匝/公尺(A/m)，在電磁感應 裡以後者的用途較廣。
磁化曲線
z 在目前實際使用的磁鐵材料多為人工磁鐵，這 些磁鐵在製造完成後並不具有磁性，必須將之 置於磁場內經過所謂磁化處理後才具有磁性。
在磁化過程中表現磁化力與物質之磁通密度的 關係曲線稱為磁化曲線或磁滯迴路。因為此一 曲線所表示的是物質內磁通密度B與外加磁場H 之間的關係，故通常稱之為B~H曲線。
z 一般材料，其剩磁較大者，適於製造永久磁
鐵，而剩磁較小者，適用作為暫時磁鐵。在使
用任何磁鐵時，必須要知道其磁化曲線，以了
解材料過去的磁特性，以選擇適當的材料。
磁化曲線
z 當磁化開始時，物質沒有磁性，
故H=0及B=0，如圖3-21上的o 點。當磁場增加時，磁通密度會 隨之而上升，首先磁通密度快速 上升，然後緩慢增加，最後達到 飽和。其變化過程如oa線所示。
若降低H，B並不循原線回至原 點，而沿abc的路徑下降，在到 達b點時，因外加磁場為零，故 此時之磁通密度稱為剩磁，此一 磁通密度較磁場變化為遲緩之現 象，稱為磁滯。當磁場往反方向 增加，使磁通密度下降至零，此 時的反向磁場大小oc稱為頑固磁 力。若磁場繼續向負方向增加，
到達d點時，則B沿de方向變 化，當H＝0時，有一反向剩磁 oe存在，若將H繼續增加，使B
可重返a點。 圖3-21 磁滯迴路
電流之磁感應
z 磁場除了由磁鐵產生外，亦可由通以電流之導體來產生，如圖3-22 所示。當電流I通過導體時，在距離導體中心r處的磁場強度為：
H=I/(2πr)[A/m] (3-34)
此一磁場的方向可用安培右手法則來表示，以右手握導體，姆指指 向電流方向，則其餘四指所指之方向，即為磁力線之方向，如圖3-23所示。
圖3-22 電流之磁場效應 圖3-23 安培右手法則
電流之磁感應
z 若將導體彎曲成圓環形，即形成一單匝線圈，當電流通過單匝線圈 時，根據右手法則，線圈周圍有磁場，其分布情形如圖3-24所示。
同時因對稱關係，單匝線圈所產生的磁場大多集中於線圈中心，而 在線圈外，因互相抵消而使磁場變弱。設此一單匝線圈的半徑為 a，所通過的電流為I，則在線圈中心點的磁場為：
H=I/2a[A/m] (3-35)
電流之磁感應
z 將導體繞成具有N匝的多匝線圈，若其厚度遠小 於半徑，則磁場集中於線圈內部及其大小為：
H=NI/2a[A/m] (3-36)
z 若將導線沿一定軸繞成螺旋形之長管，或一多 匝線圈所繞成之管狀線圈，其長度遠較其半徑 為大者，稱為螺管。當通以電流時，螺管的磁 場分布如圖3-25所示。欲表示此一磁場的分布 可用右手螺管法則來表示，即以右手握螺管，
除姆指外，以其餘各指表示電流方向，則姆指
之指向為磁場方向，如圖3-26所示。
電流之磁感應
圖3-25 螺管磁場 圖3-26 右手螺旋法則
電流之磁感應
z