第十二章 電流與磁
※ 本章重點：
1.磁鐵性質 2.磁場 3.電流的磁效應（載流長直導線） 4.電磁鐵（螺旋線圈） 5.馬達與電話 6.電磁感應 主題一：磁鐵基本性質
1.二個長條形，但沒有任何標記的甲、乙兩金屬棒，已知其中一個金屬棒具有磁性，
如右圖（A）、（B）的操作，如何區分出二者？ ；還有其他方法嗎？
磁鐵磁力（ ）最強，（ ）最弱；N 與 S（ ）出現。
同極相斥，異極相吸。
（N 斥 N，S 斥 S；N 吸 S 相斥皆為磁鐵；相吸則不一定 ） 磁性物質：含有 、 、 成分者，能被磁鐵吸引。
2.一塊磁鐵，若於垂直於 S－N 極連線橫斷時，在每一個斷口都會有相異的磁極生成，依據此觀點，則：
（1）圖 1 中，甲為 極、乙為 極、丙為 極、丁為 極。
（2）圖 2 中，甲為 極、乙為 極、丙為 極、丁為 極。
（3）圖 3 中，甲為 極、乙為 極、丙為 極、丁為 極。
（4）將各圖中的斷面直接接近，會相吸引的是圖 。
（5）磁鐵折斷後，斷口磁極必相吸引嗎？ ；若否，請舉反證。
3.如右圖，鐵釘被磁鐵吸引：
（1）「迴紋針被磁鐵吸住」此過程是？ˉ(A)感應 ˉ(B)磁化 (C)電流磁效應 (D)解離。 。
（2）甲端為？ (A) N 極 (B) S 極 (C) 都可能 (D)無法判斷。 。
（3）當磁鐵移除，鐵釘就下落，說明鐵釘是軟磁鐵或硬磁鐵？ 。
軟磁鐵（暫時磁鐵），如 材；硬磁鐵（永久磁鐵），如 材。
主題二：磁場與磁力線
1.一支鐵釘放在二支條形磁鐵附近，A、B 與 C、D 分別為兩磁鐵的磁極，箭頭表示磁力線的方向，如下左圖。若於此情 況下，鐵釘的E 端會吸引指南針的 S 極，則 A 為 極、B 為 極、C 為 極、D 為 極、E 為 極。
磁場的方向就是： 磁力線的 磁針 極的指向 N 出 S 入。
2.三個並列的條形磁鐵，標示磁力線方向於圖上？A 為 極、B 為 極、C 為 極、D 為 極、E 為 極。
3.如右圖，其中小磁針內黑色的部分代表 極，
並標出各磁針所受的磁力方向？畫出丁磁針的偏轉圖示？
甲： 。
乙： 。
丙： 。
己： 。 丁磁針
戊： 。
4.今以一玻璃板平放在條形磁鐵上，上面撒以鐵屑，完成三次實驗，
分別形成右下圖中的甲、乙、丙三種圖像。試對照右下圖中的 a、b、c 三種條形磁鐵的排列方式，回答下列的配對：
（1）甲 。（2）乙 。（3）丙 。
5.地球上的磁針都會指向北方，是因地球中心有個假想條形磁鐵 ，請標示此磁鐵的 N、S 極位置？
主題三：電流的磁效應－載流長直導線
1.（ ）如圖，導線垂直穿過紙板，在板上撒下少許鐵粉，發現愈近中心處，鐵粉愈清晰的以同心圓排列。若導線的電 流增大，則排列得更規則。僅由以上鐵粉圖樣的觀察，
不能推知下列那一項結論？
(A) 愈接近中心處，磁場強度愈強。
(B) 磁力線呈封閉的同心圓。
(C) 推知磁場方向是順時鐘方向。
(D) 電流愈大，產生的磁場強度愈強。
載流長直導線磁場是同心圓，磁場方向與電流方向【 】。（B I / R）
2.如右圖，導線垂直穿過一水平紙板，在紙板上放置甲、乙、丙三羅盤，當電路接通後，回答下列問題：
（1）若不考慮地磁影響，甲偏轉（ ）度；乙轉（ ）度；丙偏轉（ ）度。
（2）若將甲羅盤垂直往上提離至 P 點，則甲的磁針偏轉角度變化？ˉ ˉ。
（是因： 。）
（3）可變電阻往 M 滑動，甲羅磁針偏轉角度變化？ˉ ˉ。
，是因電阻 ，電流 ，電磁場 ；此磁場方向是 時針方向。
3.如右圖，甲、丙在導線上方、乙在導線下方，當電路接通後，則：
（1）若電磁場＞地磁場：
甲向 方偏轉；乙向 方偏轉；丙向 方偏轉。
何磁針的偏轉角度最大？ ，角度最大可達多少度？ 。
（2）若電磁場＜地磁場：
甲向 方偏轉；乙向 方偏轉；丙向 方偏轉。
何磁針的偏轉角度最小？ ；受否受有磁力？ 。
（3） 下列哪些情況可以使得甲羅盤 N 極偏轉的角度變大？
(A) 電阻線剪短一些。(B) 增加電池串聯。(C) 增加電池並聯。
(D) 以多匝直導線通過甲羅盤。(E) 將甲羅盤垂直向上提高。
採取上列的方法後，甲羅盤 N 極偏轉的角度最大不超過 度。
（4）（ ）磁針沒有偏轉時，就代表不受磁場作用。
4.（ ）將銅線通電流後，能在周圍產生磁場，所以銅屬於「磁性物質」。
主題四：電流的磁效應－單匝螺旋形線圈
1.一條載流長直導線，除了「提高電流」、「離導線中心更近」可增加磁場外，還有什麼方法呢？
；請舉一圖例說明之。
2.請以下圖，請說明『單匝螺旋形線圈』的 磁力線圖樣？ 如何決定磁場方向？ 四周置放磁針時的偏轉情形？
「螺旋形線圈」磁場與『 』磁場相似，磁場方向以【 】判斷（單匝視同多匝）。
（1）磁針的 N 極指向？（以「方位」表示）
磁針 1：（ ）；磁針 2：（ ）；磁針 3：（ ）；
磁針4：（ ）；磁針 5：（ ）。
3.（ ）下圖載流的單匝線圈中，從磁場的分布來看，與下列哪一個磁鐵相同？
主題五：電磁鐵－多匝螺旋線圈
1.如下圖，將迴紋針的 1/3 部分放入線圈中，當電路成通路時：
（1） 迴紋針將會如何？（A）被吸入線圈內（B）在線圈內左右來回移動（C）保持靜止（D）由線圈內跳出。
（2） 承上題，此實驗能說明多匝螺旋線圈的磁場最強的地方在何處？（A）左側的甲（B）中央的乙（C）右 側的丙。
作出多匝螺旋線圈的磁場變化圖？
2.將手中的漆包線利用原子筆彎成線圈，在線圈的周圍放置 5 個羅盤，
並通入電流。如右圖，若不考慮地磁的影響，則：
（1）磁針的 N 極指向？（以「方位」表示）
磁針 A：（ ）；磁針 B：（ ）；磁針 C：（ ）；
磁針 D：（ ）；磁針 E：（ ）。
（2）有哪些方法可增加多匝線圈中心的磁場強度？
。 。 。 。 。
（3）此線圈的磁場等同於主題四：第 3 題中的哪個永久磁鐵？ 。
甲 乙 丙
3.說明下圖甲、乙的兩個電磁鐵，於電路接通後，何者會和旁邊的磁鐵相吸引？ 。
4.如下圖的電磁場和哪個永久磁場相同？ 。 （A） （B）
5.右圖為電鈴的構造，回答下列問題：
（1）標示圖中的電磁鐵 N、S 極位置？
（2）當鈴聲敲響的剎那，線路成為 。（通路或斷路）
（3）當成為斷路時，電磁鐵磁性消失，響錘 ， 又再度形成 。
（4）被電磁鐵線圈包纏住的”芯”，其材質為何？理由？
。
（5）圖中的電源可改用交流電嗎？ 。 主題六：馬達與電話
1.（1）如下圖裝置，當線圈通有電流時，繞有線圈的鐵芯轉動的情形為？ 。
(A)靜止不動 (B)不停的轉動 (C)轉動 1/2 圈後即停止 (D)轉動 1/4 圈後即停止。
（2）如圖，若取下半圓形金屬環，鐵芯轉動的情形為？ 。
（3）如圖，此種裝置是何種電器？ 。(A)直流馬達 (B)直流發電機 (C)交流馬達 (D)交流發電機。
（4）馬達（如電扇）之轉動是利用電流的何種效應？ 。
（5）馬達中心部分的半圓形金屬環，其功能為何？ 。 (A)使輸入電流能反向(B)穩定電流 (C)潤滑作用。
（6）承上，此半圓形金屬環稱作 ；半圓形金屬環與電刷間是固定的嗎？ 。
（7）若想加快馬達的轉動速率，下列何方法可達成？ (A) 增加電池的串聯數目(B) 增加電路上的電阻大小 (C) 增加線圈的匝數(D) 線圈中插入鋼質鐵芯(E) 磁鐵的 N、S 端互換(F) 增加永久磁場強度。
（G）圖中電池改成並聯 （H）線路上接一電阻【 】
2.電話的構造，如下左圖，回答下列問題：
（1）甲、乙圖中，請問哪個是聽筒？ˉˉ ˉ。
（2）當聲波藉由金屬薄片振動而壓縮碳粉時，電流將 ˉ ˉ(填增大、減少或不變)。
（3）當通話時，電話筒將出現何種情形？ 。(A) 碳粉鬆散，彈簧片振幅大 (B) 碳粉緊密，彈簧片振幅小 (C) 碳粉鬆散，彈簧片振幅小 (D) 碳粉緊密，彈簧片振幅大。
（4）話筒的電流經電纜傳送至聽筒端，金屬薄片產生振動的原因為何？ 。
(A)電磁鐵因電流變化而造成磁力強弱隨之變化 (B)金屬薄片與導線連接而自動振動 (C)永久磁鐵的磁力。
（5）話筒中的金屬薄片振動頻率和聽筒中的金屬薄片振動頻率是否相同？ˉ ˉ。
（6）電話是發明的？ 。
3.小華取一組場磁鐵，中央放一可轉動的矩形線圈通電流產生排斥而轉動如右圖，則此線圈會向 時針方向轉動。
將單匝視同多匝線圈
主題七：電磁感應
1.如圖，當以磁鐵的 N 極一端（黑色部分）靠近線圈，線圈會產生感應電流。則：
（1）檢流計的偏向向 。（其偏向＝【 】的方向；其電路符號是 。）
（2）當磁鐵遠離線圈時，是否會產生感應電流？（ ）。
磁能生電，是謂「電磁感應」；產生感應電流的條件是 。
磁能生電的二主角？ 一迴路（單匝或多匝） 一磁鐵（電磁鐵或永久磁鐵）
發電機的原理是（ ）。
（3）增大感應電流 增加「迴路」磁場 增加「磁鐵」磁場 法拉第定律： 。 2.下圖下方的電磁鐵其電流接通前，檢流計偏向 ；接通瞬間，檢流計偏向 。
3.如上右圖的條形磁鐵遠離線圈，使其左邊線圈產生了感應電流（方向如圖），請標示條形磁鐵的 N、S 端於圖上？
4.如右圖，有那些方法能使乙迴路上的燈泡更亮一些呢？
（1）對甲部分而言： （2）對乙部分而言：
。 。 。 。 。 。 。 。
。 。 。
5.標示感應電流方向？ 冷次定律：「感應磁場」恆反抗「原磁場」 唱反調定律 （1） （2） （3）
（4）下圖 a 或 b 之感應電流何者最大？（ ）。 （5）
N
S
（6） （7） （8）
（9） （10） （11）
CH12 自我練習題
1.（ ）一磁針置於磁場中，磁力線的方向如下圖，假設地球磁場可忽略不計，則磁針N 極所受磁力的方向為？
（A）（B）（C）（D）。
2.（ ）承上題，此磁針將如何轉動？（A）順時針（B）逆時針（C）不轉動。
3.（ ）若導線圍成一環形如右上圖，電流是順時鐘方向流入，則環形線圈中心的磁場方向為？（A）垂直紙面出來
（B）向左（C）向右（D）垂直進入紙面。
4.（ ）空心螺線形線圈上方懸吊一棒形磁鐵，磁鐵以下列方式運動（如下列各圖），則哪些線圈會產生感應電流？
（A）A、B、D（B）C、D（C）A、B（D）A。
5.（ ）如右上圖，線圈甲（接檢流計 G），右端放置另一線圈乙，線圈乙的電路上接有電池和開關 S。當開關 S 接通 的瞬間，下列何者正確？
（A）甲線圈中心磁場向右，檢流計指針偏左；乙線圈中心磁場向右。
（B）甲線圈中心磁場向左，檢流計指針偏左；乙線圈中心磁場向左。
N S
6.（ ）下圖是磁鐵棒、線圈與檢流計形成的線路，下列敘述何者正確？
（A）磁鐵棒向下插入線圈時，會感受到一股吸引力（B）磁鐵棒放進線圈後靜止不動時，檢流計指針偏向左 邊（C）欲使檢流計指針向左邊偏動，可採取將磁鐵棒抽出線圈的方式（D）磁鐵棒向上離開線圈時，會感 受到一股排斥力。
7.（ ）實驗室中取兩個線圈，一個接上電池並附上一個開關，另一線圈接檢流計，裝置如上右圖，想要使檢流計產 生交流電，則下列何者正確？
（A）開關拉開（B）開關按下（C）使用交流電取代電池（D）開關反覆地關、開。
8.（ ）一指北針放在兩支條形磁鐵附近，黑色部分代表 N 極，甲、乙與丙、丁分別為兩磁鐵的磁極，箭頭表示磁力線 的方向，如下圖所示。若於此情況下，磁鐵的磁極與指北針的偏轉情形，下列敘述何者正確？
（A）甲端為 N 極，丙端為 N 極，指北針順時針偏轉（B）乙端為 N 極，丙端為 N 極，指北針逆時針偏轉。
（C）甲端為 S 極，丁端為 N 極，指北針逆時針偏轉（D）乙端為 S 極，丁端為 N 極，指北針順時針偏轉。
9.（ ）阿華將導線彎成如上右圖的線路，當開關連接後，產生的磁場方向如a、b，下列敘述何者正確？
（A）若將開關拉起，磁場將會增強（B）電子流的方向是由甲經導線流向乙（C）產生磁場的原因是電池內的電 力使彎曲的線圈感應生成感應電流所致（D）在電池數維持不變的條件下，多繞幾個圈圈，其磁場會增加。
10.（ ）已知有兩條垂直穿透桌面的長直導線，在其周圍等距離的位置靜置三個羅盤，裝置如下左圖。今將電路上開 關S 按下後，三個羅盤指針偏轉方向為何？（A）甲為逆時針，乙、丙皆為順時針（B）甲為順時針、乙不偏 轉，丙為逆時針（C）甲、乙、丙皆為順時針（D）甲、丙為順時針，乙不偏轉。
11.（ ）將兩個完全相同的線圈放在桌面上，另有甲、乙、丙三個羅盤，乙羅盤在兩線圈的正中間，如上右圖。當開關 K1、K2按下接通電流後，下列何者正確？（A）甲羅盤磁針的 N 極向東偏轉（B）乙羅盤磁針的 N 極向西偏 轉（C）丙羅盤磁針的 N 極向東偏轉（D）乙羅盤所在位置的磁場最強。
12.一垂直立於桌面上之線圈，當磁鐵在線圈內或附近運動時，如下圖（一），線圈內的感應電流有下列幾種情況：
（A）產生甲方向之電流（B）產生乙方向之電流（C）先產生甲方向之電流，後產生乙方向之電流（D）先產生乙 方向之電流，後產生甲方向之電流（E）無感應電流。回答下列問題：
（1）磁棒 N 極向線圈靠近（如圖（一）中（a））時，線圈內感應電流情況為 。 （2）磁棒 N 極靜置於線圈中心（如圖（一）中（b））時，線圈內感應電流情況為 。
（3）磁棒在線圈前進入線圈而後遠離線圈（如圖（一）中（a）（b）（c））時，線圈內感應電流情況為 。 13.（ ）兩電路緊鄰放置如下圖，按下開關接通電路一段時間後，再切斷開關形成斷路。若接通電路瞬間，流經電阻
器的電流由左向右，則下列敘述何者正確？（A）接通電路瞬間，電磁鐵的左端為 N 極（B）接通電路一段 時間後，安培計測得的電流不為零（C）切斷開關瞬間，流經電阻器的電流由右向左（D）切斷開關一段時 間後，電磁鐵的左端為N 極。
14.（ ）玲玲做電磁感應的實驗，將磁棒以 v 的速率平移向左插入線圈內，檢流計的瞬間偏轉情形如上右圖所示。下 列方法中，何者不能產生更大的感應電流？（A）在磁棒速率不變下，將線圈單位長度的圈數增加（B）在 線圈不改變下，磁棒平移向左的速率增加為2V（C）磁棒不動，將線圈以 V 的速率平移向右靠近磁棒
（D）線圈向右、磁棒向左，二者皆以 V 的速率平移互相靠近。
