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 磁場間的交互作用 磁場間的交互作用

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Academic year: 2022

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全文

(1)

課程名稱:

電流與磁場的交互作用  課程名稱:

電流與磁場的交互作用 

編授教師:

中興國中 楊秉鈞

(2)

 磁場間的交互作用

(3)

磁場間的交互作用

異名極

同名極

 磁場間的交互作用: ( 1 )二磁鐵間:

 同名極相斥  異名極相吸

(4)

在磁場中的載流導線

 磁場間的交互作用

( 2 )在磁場中的載流導線:

 當磁鐵以某角度靠近載流導線時,導線會擺動  顯示導線受到 的作用。

 切斷導線電流時,導線 。 磁力

恢復原狀

(媒體: 1

, 2’6” )

(5)

 導線在磁場中

的交互作用

(6)

載流導線在磁場中的交互作用

 載流導線在磁場中的交互作用:

( 1 )討論:圖中載流導線甲、乙、丙、丁,電流大小 I ,若分別 置

放於永久磁場中:

 導線的受力情形受導線電流方向 I 與磁場方向 B 的夾角而決定

 I B :導線 。  平行時,所受磁力為 。

 I B :導線 。  其中以 I  B 二者垂直時,

所受磁力 。 (所受磁力方向:

以 判斷之)

B

不受力(甲)

受力擺動(乙丙丁)

0

最大(丁)

I

甲 乙 丙 丁 右手開掌定則

(7)

B

右手開掌定則

 載流導線在磁場中的交互作用:

( 2 )右手開掌定則:

 適用時機:用於 I 方向與 B 方向 時之導線:

 方法:右手掌伸直

 大拇指,指向導線上電流 I 方向(張開與四指垂直)

 四指,指向磁場 B 方向

 掌心,指向為導線的受力 F 方向。

I I B

F

向外運動導線

I

F

B

( B  I  F

垂直

(自己)

(自己)

(別人)

(8)

直流電動機受力討論

上 下 順時針

A

C B

D I

BC AD

AB CD

AB CD

B B

F F

 實例討論:

( 1 )討論一:直流電動機會向順時針轉?還是逆時針轉呢?

 I B :導線 段與 段,不受力。

 I B :導線 段與 段,受力。

 且 I  B ,以「右手開掌定則 」判斷受力方 向。

 導線 段:受力向 。  導線 段:受力向 。  合力矩方向: 。

 亦可以「同極相斥、異極相吸」判斷 N

S

I

(9)

假想導線

粒子進入磁場中的受力討論

 實例討論:

( 2 )討論二:粒子進入磁場中的受力

 粒子由甲、乙、丙、丁四個方向射入垂直磁場中,其受力如何 偏向:

粒子電性 甲方向進入 乙方向進入 丙方向進入 丁方向進入

正電 負電 不帶電

向北 向南 不偏向

向東 向西 不偏向

向南 向北 不偏向

向西 向東 不偏向 B 方向: N → S B

I B

F I

F B

F I B

F B

I I

F B

I B

F

F B

I

F I B

(10)

粒子進入磁場中的受力討論

 實例討論:

( 2 )討論二:粒子進入磁場中的受力  映像管原理:

利用電磁鐵產生不同強度與方向的磁場。將電子槍射出的高速 電

子束產生水平方向與上下方向的偏移。使電子束能不斷的掃描 塗

有螢光物質的螢幕上各點而顯示出影像。

 極光:

太陽風中帶電粒子,

順著地磁磁力線的方向 被牽引到南、北兩極附 近,與大氣層中的氣體 原子碰撞放電,於是產 生炫麗的極光。

(11)

電子在磁場中的偏向

(媒體: 1

, 2’18” )

(12)

極光

(媒體: 1

, 10’05” )

(13)

載流平行同向導線間的受力討論

 實例討論:

( 3 )討論三:載流平行同向導線間的受力

若甲、乙 兩長直導線載有同向的電流,其電流方向均為由南向北  二載流導線,同向電流時,二導線會互相 。 吸引

甲 乙

I

I I

甲 乙

B

F

I

B

F

 先標自己 I 的方向,再把他人 B 的方向畫入,然後觀察掌面方向 F

(14)

載流平行反向導線間的受力討論

 實例討論:

( 4 )討論四:載流平行反向導線間的受力

若甲、乙 兩長直導線載有反向的電流,其電流方向為南北向  二載流導線,反向電流時,二導線會互相 。 排斥

甲 乙

I B

F

I

B

F

I I

甲 乙

 先標自己 I 的方向,再把他人 B 的方向畫入,然後觀察掌面方向 F

(15)

範例解說

1. (  )如圖所示,一直導線懸於兩磁極中間,其長度方向與磁場

方向垂直。當導線上通有由南向北的電流,如圖所示,則 導線受到磁場的作用,所受磁力的方向為何?

( A )向西 ( B )向東 ( C )向上 ( D )向下。

C

I

B

F

 先標自己 I 的方向,

再把他人 B 的方向畫 入,

然後觀察掌面方向 F 。

(16)

假想導線

範例解說

2. ( )如圖所示,在赤道的正上方有一電子垂直地面入射,若 赤道的地球磁場是呈水平;則此電子因受到地磁作用而 發生偏轉時,其落點應該接近何處?

  (A) a   (B) b   (C) c   (D) d 。

I

B F

A

 先標自己 I 的方向,再把他人 B 的方向畫入,然後觀察掌面方向 F

電子偏向可能軌跡

(17)

範例解說

3. (  )在一根無限長之導線旁邊放置一矩形線圈,二者均通以

流 I ,如圖所示,則線圈受力的方向為何?

  ( A )向左 ( B )向右 ( C )向上 ( D )向下。

A

F1 F2

 I 同向,相吸; I 反向,相斥。

 合力向左

F

1

F

2

I

I B

南北向合力= 0

F 下 B

F

順時針

順時針

(18)

範例解說

4. 馬達裝置如圖,回答下列問題:

 ( )當通電流時, CD 導線受磁場影響後的受力方向為 何? (A) 向上 (B) 向下 (C) 向左 (D) 向右。

( )關於此馬達的敘述,下列何者錯誤?

(A) 線圈受合力矩方向為順時針 (B) 線圈受合力=

0

(C) 集電環會與線圈一起轉動 (D) 導線 CB 的電流 與

外部磁場平行,不受力。

B A

 AD 及 BC  I B  F

= 0

 AB 及 CD  I B  F≠0 B

B I

I I

F F

(19)

範例解說

5. ( )水平擺放一矩形的銅線 abcd ,在迴路中央放置一金 屬

棒 PQ ,接一電池後,均通有電流。金屬棒 PQ 受到 bc 、

da 的電流所產生的磁場作用,所受的磁力為何?

  ( A ) 方向向右 ( B ) 方向向左 ( C ) 方向向上 ( D ) 合力為零。

B

Fad

(媒體: 1

, 1’36” ) Fbc

 I 同向,相吸; I 反向,相斥。

(20)

2 3

範例解說

6. 如圖所示,一電流  I1  由上而下,其東西兩側各懸掛兩條導線 L2 、 L3

L2 通以由西向東的電流 I2 、 L3 通以由北向南的電流 I3 ,則:

 導線 L2 受到電流 I1 產生的磁場作用,其受力方向? 。  導線 L3 受到電流 I1 產生的磁場作用,其受力方向? 。

 先標自己 I 的方向,再把他人 B 的方向畫入,然後觀察掌面方向 F

I2

B1 F

向下

I3

B1

不受力

? I

, I

: 2導線會受電流 1 3產生之磁場作用,會如何運動呢 Q L

(21)

2 3

延伸思考

B1 F3

? I

, I

: 2 導線會受電流 1 3產生之磁場作用,會如何運動呢 Q L

L

2

I2

B3 B3

B1

F1

(22)

課程結束

參考文獻

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