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磁體與線圈的電磁感應

透過移動磁鐵,改變磁通量,觀察產生的感應電流。

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    透過移動磁鐵,改變磁通量,觀察產生的感應電流。

    物理 · 電學 · 磁學 / 原理與探索

    磁體與線圈的電磁感應實驗解說

    僅僅當磁鐵靠近線圈時,並不導致電流持續流動。觀察當磁通發生變化時,透過改變移動方向、速度、極性和線圈的匝數。將感應電動勢的大小與變化速度聯絡起來,並將動作(阻礙變化)與變化速度聯絡起來。

    它是怎麼工作的?

    運動速度越快,轉數越多,則電動勢越大。電流會干擾磁通的變化。

    關鍵關係

    ε = −N ΔΦ/Δt · I = ε / 10 Ω

    嘗試這個實驗

    1. 當執行時,磁鐵會穿過線圈。如果在執行過程中移動磁鐵或移動滑塊,則會切換到手動控制。當磁鐵停止時,電動勢變為 0 V。從左側(磁鐵的位置)觀察時,電流為逆時針方向。
    2. 按下“標準條件”按鈕,執行,並記錄每個測量值。
    3. 利用自動運動來記錄標準條件。手動記錄在表格中進行標記。如果僅僅改變極性,磁通的符號和電動勢會發生變化。如果轉數加倍,最大電動勢也會加倍。

    解讀結果的依據

    當磁鐵遠離線圈,而不是靠近線圈時,感應電流的方向如何改變?

    當磁通增大和減小,根據楞次定律,電流的方向會改變。

    模型的範圍與限制

    磁通在軸向上的磁通量近似為 Φ = −極性 × 5 × 10⁻⁵ / [1 + (x/0.12)²]^(3/2) Wb。 線圈電阻為 10 Ω, 忽略自感和摩擦。 手動移動速度限制為 3 m/s, 觀察時間為 4 s。 針在 ±0.2 V 時飽和。