電磁感應 電磁感應
編授教師：
中興國中 楊秉鈞
電與磁大發現
電生磁大發現
磁針偏轉： DC
「電生磁」大發現：
（ 1 ）發現者：西元 1820 年，丹麥人 厄斯特
厄斯特發現通有電流的導線其旁邊磁針居然偏轉了… . 。 顯示電流產生了 。
（ 2 ）影響：電流的磁效應。
磁場
丹麥人 厄斯特
Hans Christian Oersted 西元 1777 － 1851 年
（電 [ DC 、 AC ] 均生磁 ）
「磁生電」大發現：
（ 1 ）發現者：西元 1831 年，英國人 法拉第
法拉第發現通過線圈的磁場變化時，可產生電流。
顯示磁場產生了 。
（產生瞬間電流：瞬間有，隨即無）
此現象稱 。
產生之電流稱 。 （ 2 ）影響：發明第一個發電機。
磁生電大發現
電流
英國人 法拉第 Michael Faraday 西元 1791 － 1867 年 電磁感應
感應電流
（媒體： 1
， 3’54” ）
（瞬間有，隨即無）瞬間電流
電磁感應
電磁感應： 電磁感應
（ 1 ）意義：通過線圈的磁場變化時，產生感應電流的現象 （ 2 ）問題討論：
如何能產生感應電流？
產生感應電流的二個角色？
檢測感應電流的器材？
產生感應電流的條件？
感應電流的方向如何判斷？
影響感應電流大小的因素？
感應電流的應用？
來電
角色 角色
條件 條件
方向 方向
大小 大小
應用 應用
如何能
產生感應電流
如何能產生感應電流
如何能產生感應電流：
（ 1 ）產生感應電流的二個角色：
電磁感應：通過線圈的磁場變化時，產生感應電流的現象
角色一： （ 或 ） 承載電流 角色二： （ 或 ） 提供磁場
線圈（迴路） 單匝 多匝 磁場 永久磁鐵 電磁鐵
角色扮演 線圈
磁 場
多 匝
電磁鐵
單 匝
或永久磁鐵 或
檢測感應電流的器材
如何能產生感應電流：
（ 2 ）檢測感應電流的器材：
電磁感應：通過線圈的磁場變化時，產生感應電流的現象 器材： 。（或安培計）
檢測電流有無產生，零刻度在中央
指針的偏向就是 的偏向（與電流 I 的方向相反）
電路符號： 。 檢流計
電子流
由『指針偏向』：
可知電流 I 方向及電子流 e 方向
e
G
I
產生感應電流的條件
如何能產生感應電流：
（ 3 ）產生感應電流的條件： 時，就會產生感應電流。
電磁感應：通過線圈的磁場變化時，產生感應電流的現象 磁場變化：以線圈中的 表示磁場變化 磁場變化討論：
△ B 0 ：磁力線數目無變化時，無電流 △ B 0 ：磁力線數目有變化時，有電流 a. B△ 0 ：磁力線數目增加時
b. B△ 0 ：磁力線數目減少時 常見磁場變化的情況：
線圈與磁場，有 運動時 線圈與磁場，磁場（電磁鐵）的 電流 及 。
磁力線數目增減
0
B
相對
接通瞬間 切斷瞬間
＝
≠
＞
＜
前
後
B B
2B
1（ 3 ）產生感應電流的條件：
線圈與磁鐵間相對運動之討論：
二者維持靜止時： 。
二者等速同向運動時： 。
產生感應電流的條件
0 0
B I
無相對運動
無相對運動
V 0
0
B I
（ 3 ）產生感應電流的條件：
線圈與磁鐵間相對運動之討論：
二者接近時： 。
二者遠離時： 。
產生感應電流的條件
0 0
B I
0 0
B I
（媒體： 1， 2， 6’58” ）
有相對運動
有相對運動 V
V
範例解說
1. （ ）下列各圖中若 V 代表線圈及磁鐵的移動速度，箭頭代
表移動的方向，則在線圈中有感應電流產生的是何者？
（ A ）丙丁 （ B ）乙丙 （ C ）甲丙 （ D ）甲 丁。
A
( 甲) ( 乙) ( 丙) ( 丁)
△B ＝ 0 △B ＝ 0 △B ＜ 0 △B ＜ 0
有相對運動
範例解說
2. （ ）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，如圖所示，哪些線圈會產生感應電流？
( Ａ ) 甲 ( Ｂ ) 甲乙 ( Ｃ ) 丙丁 ( Ｄ ) 甲乙丁。
D
△B
＝0
範例解說
3. 兩電路緊鄰放置如圖，依如下的步驟來操作，則回答下列問題： 步驟 甲：按下開關，形成通路瞬間
步驟 乙：接通電路後維持一段時間 步驟 丙：再切斷開關，形成斷路瞬間
三步驟中，何者會使迴路中的磁場增加？ 。 三步驟中，何者會使迴路中的磁場不變？ 。 三步驟中，何者會使迴路中的磁場減少？ 。 三步驟中，何者會使迴路產生感應電流？ 。
「瞬間」說明感應電流之型態為何？ 。 甲
乙 丙 甲丙
線圈 磁場
) 0 :
( 甲 B
) 0 :
( 丙 B ) 0 :
( 乙 B
瞬間有電流，隨即無
感應電流
的方向如何判斷
[ 延伸學習
]
感應電流的方向如何判斷：
（ 1 ）提出者：西元 1834 年，冷次提出感應電流方向的決定法 其定律稱為 。
感應電流的方向如何判斷
冷次定律
俄國人 冷次
Heinrich Friedrich Emil Lenz 西元 1804 － 1865 年
冷次定律
感應電流的方向如何判斷：
（ 2 ）冷次定律：
內容：磁鐵的原磁場恆 線圈所產生的感應磁場
說明例一：若永久磁鐵接近線圈時
判斷程序：
標原磁場 B 方向 標感應磁場 B’ 方向（恆反抗 B 之變化 ）
反推電流 I 方向（ ） 反抗
原磁場
感應磁場
N S
B B’
I
I
螺線管右手定則
0 0
B I
檢流計偏向＝ e 方向
反向 . B B' 與
,
"
磁場增加
"
反抗
感應電流的方向如何判斷：
（ 2 ）冷次定律：
說明例二：有相對運動時，二磁鐵間可視作磁力之”互相反抗”
迴路之 B ＞ 0 及 B ＜ 0 時，感應電流的方向 。
冷次定律
S N N S
I
N S
I
I
S N
I
螺線管右手定則，反推 I
相反
S
範例解說
1. （ ）把一磁棒自甲線圈內向右拉出，並插入乙線圈左側，如 圖，則兩線圈之檢流計方向為何？
（ A ）甲、乙相同 （ B ）甲、乙不同 （ C ）甲、乙皆無電流 （ D ）無法得知
B
N S
S N
I甲
I乙
△B ＜ 0
順時針電流
I
檢流計偏向，是電流 I 的反 向
△B ＞ 0
I
範例解說
2. （ ）如圖所示，一磁鐵垂直於銅環面，當磁鐵以 N 極向銅環 靠近時，以圖中眼睛的位置觀察（設眼睛能辨明電流方 向），銅環感應電流的方向為何？
（ A ）順時鐘方向 （ B ）逆時鐘方向
（ C ）先順時鐘方向，後為逆時鐘方向 （ D ）無感應電 流。
A
N S
I
順時針 電流 B B’
反向 . B B' 與
,
"
磁場增加
"
反抗
範例解說
3. 兩電路緊鄰放置如圖，依如下的步驟來操作，則回答下列問題： 步驟 甲：按下開關，形成通路瞬間
步驟 乙：接通電路後維持一段時間 步驟 丙：再切斷開關，形成斷路瞬間
步驟 甲，產生的感應電流方向為 X 或 Y ？ 。 步驟 乙，產生的感應電流方向為 X 或 Y ？ 。
步驟 丙，產生的感應電流方向為 X 或 Y ？ 。
不產生電流 X
S N
N S
Y
S N
（相當於磁鐵 S 極接近）
（相當於磁鐵 S 極遠離）
Y X
影響感應電流
大小的因素
影響感應電流大小的因素
影響感應電流大小的因素：
（ 1 ）法拉第定律：感應電流的大小與磁場變化速率成 比 磁場變化速率愈快，感應電流愈大
t I B
正
N S
I
2 m s
m s 10
I
1I
2＞
（ web ： 1
）
影響感應電流大小的因素：
（ 2 ）影響感應電流大小的因素：
定律：磁場變化速率愈快，感應電流愈大 原磁場與感應磁場，均愈 時：感應電流愈大 線圈導電性：線圈電阻小，感應電流大
線圈內置磁性物質：有鐵芯，感應電流大
線圈匝數（疏密程度）：匝數密，感應電流大 磁鐵的磁場強度：磁鐵磁場強，感應電流大
影響感應電流大小的因素
N S
I
迴路 磁場
法拉第
強
t I B
範例解說
1. 磁棒由高度 h 公尺的位置自由下落，過程中穿過如圖的螺線形線圈，
則完成下表：（重力加速度 g ）
N
通過線圈上方時 通過線圈 下方時 感應電流
方向 檢流計
偏向 感應電流 大小比較
落下 的時間
Y
a N
X b 較小 較大
g t 2 h
I 上
I 下
g t X
gt
X 2
2
1
2
（媒體： 1
， 3’8” ）
X Y
a b
I I
t I B
速率大gt V
2
電磁感應的應用
－發電機
發電機： 發電機
（ 1 ）功用：發電機是 轉成 的裝置 （ 2 ）發明者：法拉第
（ 3 ）主要構造： 場磁鐵 電樞 集電環 電刷 直流發電機 交流發電機
力學能 電能
發電機： 發電機
（ 4 ）發電機電樞轉動示意圖： 轉動過程中，
。
N S
持續
B 0
發電機： 發電機
（ 5 ）電動機與發電機比較：
電動機 發電機
裝置 電能轉成力學能 力學能轉成電能
構造 場磁鐵 電樞
集電環 電刷 場磁鐵 電樞 集電環 電刷 原理
說明 電生磁的應用 磁生電的應用
種類 交流與直流電動機 交流與直流發電機
電流的磁效應 電磁感應
簡易發電機
簡易發電機：
（ 1 ）搖動式手電筒：
此手電筒使用時，需 。
其內的磁鐵會來回通過線圈，以產生 。 前後搖動
感應電流
開關 塑膠墊片
線圈
塑膠墊片
儲電裝置 磁鐵
簡易發電機
簡易發電機：
（ 2 ）自製發電機：
當施力在曲柄狀的引線，使線圈快速轉動時，檢流計上的 指針會輕微偏轉，顯示有電流產生
（媒體： 1， 3’39 ； 2
， 1’24” ）
範例解說
1. （ ）下圖為一發電機的簡圖，線圈沿順時鐘方向轉動，下 列
敘述何者正確？
（ A ）感應電流的大小與線圈轉動速率無關 （ B ）本裝置為直流發電機
（ C ）本裝置主要目的是將電能轉換為力學能
（ D ）線圈的圈數增加，感應電流愈大。
D
感應電流愈大：
電樞匝數愈多 轉速愈快
場磁鐵磁場愈強 電樞繞鐵芯
圓環形 二個 交流發電機
t I B
法拉第與戴維
法拉第 戴維
戴維是個貢獻卓著的科學家，是法拉第的老師… . 有人問戴維你一生最 大的科學成就是什麼！ 戴維說：『 。』我發現了法拉第
