實驗 電學法拉第實驗 （ Faraday’s law of electromagnetic induction ） 1
目的 (O BJECT ) 量測感應電動勢以驗證法拉第感應定律 (Faraday’s Law) 以必歐 - 沙伐定律 (Biot-Savart’s Law) 及相對於場線 圈中心軸不同位置的感應電動勢 (induced electromotive force) 來分析磁場分佈 2
場線圈的磁場分佈 利用必歐 - 沙伐定律 分量 dB ⊥ 會互相抵消 則淨磁場為 因此 N 匝環形線圈其中心軸上的 磁場大小為 dB ⊕ dB ⊕⊥ dB ⊕∥ dB ⊙ dB ⊙ ⊥ dB ∥ ⊥ dB ∥ I ⊕, ⊙ I ⊙, 3
場線圈的時變磁場所生之感應電動勢 當施以時變電流 I 予場線圈時，磁場亦隨之而變 偵測線圈欲阻止磁通量改變之感應電動勢為 場線圈 PASCO EM 偵測線圈 PASCO EM I B ⊙ ⊙ ⊙ ⊙⊙ ⊙ I ⊙⊙ ⊙ ⊙⊙ ⊙ 冷次定律：在偵測 線圈上會產生感應 電動勢以阻止偵測 線圈的磁通量變化 ( 法拉第感應定律 ) ：感應電動勢， ：偵測線圈的匝數， ：偵測 線圈的截面積向量， ：場線圈在中心軸線上的磁 場分布 4
輸入場線圈的交流訊號 由於實驗中對場線圈輸入三角波訊號，因此電流對時間 微分即為三角波任一邊的斜率 視場線圈為理想線圈，則電流 I 可以下式估計 V F(P-P) ：交流訊號之峰對峰值 r ：內建於線圈模組的電 阻 頻率 f=1/T 5
場線圈的時變磁場所生之感應電動勢 當偵測線圈和場線圈的截面積法向量夾角為零時 將 dI/dt 代入，當偵測線圈和場線圈的截面積法向量夾 角 θ 為零時 6
場線圈的時變磁場所生之感應電動勢 當偵測線圈和場線圈的截面積法向量夾角 θ 為零 時 當偵測線圈和場線圈的截面積法向量夾角 θ 不為 零時 7
場線圈的半徑修正和偵測線圈的截面積計算 場線圈半徑：經測量後修正為 10.3 公分 偵測線圈的截面積：偵測線圈是由連續多層的漆包 線環繞而成，內層與外層漆包線所繞之圓半徑不同， 故感應電動勢公式中的 N D A D 乘積， 必須把 N D 平均分配到每一層 以 400 匝為例 每層有 17 圈 共 24 層 則 N D A D 可寫成 C ：每層圈數 b ：線圈內徑 d ：漆包線直徑 n ：所在層數 8