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
磁場間的交互作用
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
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” )
導線在磁場中
的交互作用
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
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)
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
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
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。
電子在磁場中的偏向
(媒體: 1
, 2’18” )
極光
(媒體: 1
, 10’05” )
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 甲
I I
甲 乙
B 乙
F
乙I 乙
B 甲
F
甲 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
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 甲 B 甲
F
甲 I 乙B 乙
F
乙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
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 。
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
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
電
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
1F
2I
I B
南北向合力= 0
F 下 B
F
順時針
上順時針
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
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。
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
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
2I2
B3 B3
B1
F1