第22章电磁感应与磁能.pdf

電磁感應 University Physics 黃元正製作 Slide 1 感應電流  法拉第使用類似圖22-1 所示的裝置做實驗，發現  當開關S 按下之後，線圈A 上會出現短暫的電 流，但開關S 若持續按下，線圈A 所連接的檢 流計並不會偏轉。 若再將開關S 掀起時，線 圈A 上又會出現短暫的電 流。事實上，若將開關S 持續按下，並將線圈B 移 動接近或遠離線圈A 時， 在線圈B 移動的過程中，圖22-1 當開關S 按下或掀 線圈A 上也會出現電流。 起時，線圈A 上會出現 短暫的感應電流。 黃元正製作 Slide 2  法拉第接著拿磁棒插入線圈A 中，如圖22-2 所示 ，則在磁棒移動的過程中，線圈A 上也會出現電流 。  上面的這些現象稱為電磁感應（electromagnetic induction ），而 電流則稱為感應電流（induction current ），而 相關的電動勢稱為感應電動勢（induced electromotive force ）。 圖22-2 在磁棒靠近或遠離 的運動過程中，線圈上 會出現短暫的感應電流 。 黃元正製作 Slide 3 法拉第定律與冷次定律  法拉第經由實驗的觀察 ，歸納出下列結論：  一個線圈上之所以會出現感應電動勢 ，乃因通 過線圈的磁通量隨時間改變之故 。 磁通量的時變率越大 ，感應電動勢也越大 。這 稱為法拉第定律 （Faraday’s law ），或法拉第 感應定律 。法拉第定律可以用下式表之 ， dΦ d     B  B dA (22-1 ） dt dt S Φ 為感應電動勢 ， 為通過線圈的磁通量 。 B 黃元正製作 Slide 4 (22-1)式中等號右邊的負號代表感應電動勢或感應 電流的方向，其所代表的物理意義為感應電流的方 向是朝對抗磁通量的改變，這種傾向稱為冷次定律 下面三種情況皆可能產生感應電動勢：  B 1. 當產生磁場 的電流隨時間改變； 2. 當線圈與磁場源之間有相對運動；及  B 3. 產生磁場 的電流隨時間改變 ，且線圈與磁場 源之間有相對運動 。 若線圈係由導線繞 N 圈而得 ，且通過每一圈的磁 通量 皆相等時 ，則感應電動