彈跳線圈探討磁學
- 觀念物理
- 撰文者：張慧貞
- 發文日期：2018-12-01
- 點閱次數：1361
「電生磁」、「磁生電」是否傻傻分不清?「磁力線」能不能代表「磁力」? 磁場越強，磁力就越大嗎? 透過「彈跳線圈」單元(註1)，讓我們好好釐清磁學的重要概念，也試著解釋其中一個顛覆“直覺”的神奇現象。
小試身手
如圖1所示，當電路接通時，線圈會往上彈升，請回答下列問題
圖1: 通電後線圈彈升
1. 請根據圖2的器材裝置，包含電路與線圈方向，判斷下方磁鐵之方位應如何，才能使線圈通電後彈升?
(A) N極在上 (B) S極在上 (C)兩者皆可
2. 線圈通電後，所產生的磁極方位，應該為何?
(A) N極在上 (B) S極在上
圖2: 彈跳線圈器材裝置
3. 根據圖2所示，線圈通電後，在A點的電流方向應為何?
(A) 
(B)
(C)
(D) 
(E) 
(F)
4. 承上題，為了使線圈向上彈升，則線圈在A點處受到磁鐵的有效磁場方向，應為何?
(A) (B) (C)(D) (E) (F)
5. 承上題，根據圖2所示，為了使線圈向上彈升，則線圈在B點處受到磁鐵的有效磁場方向，應為何?
(A) (B) (C)(D)(E) (F)
6. 綜合上述兩題，造成線圈向上彈升，所受到磁鐵的有效磁場方向，應為何?
(A)向上 (B)向下 (C)與電流同向之切線方向 (D)與電流反向之切線方向
(E)由圓心往外向線圈方向 (F)由線圈往內向圓心方向
7.承上題，造成此線圈彈升的原因，涉及以下哪一(些)物理原理?
(A)只有電生磁 (B)只有磁生電 (C)兩者皆有
8. 右手開掌定則」所涉及的電流(I)、磁場(B)、及磁力(FB)，三者之間的因果關係為何？
(A) I造成B與FB (B) B造成I與FB (C) I與B造成FB
10. 若在線圈中央分別放置一根鐵棒、鋁棒、及木棒(如圖3)。已知通電後，置入鐵棒後，線圈的彈跳高度(h鐵)會比木棒(h木)時高(h鐵>h木)，則置入鋁棒時線圈的高度(h鋁)，應如何?
(A)h鐵 > h鋁 > h木 (B)h鐵 
h鋁 > h木 (C)h鐵 > h鋁 h木 (D)h鋁 > h鐵 > h木
11. 承上題，線圈中因置入不同材料，而出現彈升高度的差異，是因為材料哪一(些)性質的不同?
(A)導電性的差異 (B)導磁性的差異 (C)以上皆是
12.若將中央鐵棒由1根改為2根，發現通電後線圈原地不動。則造成線圈不會彈升的原因為何?
(A)鐵棒改變磁鐵的磁場大小 (B)鐵棒改變磁鐵的磁場方向 (C)以上皆是
註1: 本單元內容，承蒙科技部科學教育實作學門補助，計畫編號MOST 107-2511-H-018-008 -