6-1 電感器 6-2 電感量 ※ 6-3 磁的基本慨念 6-4 電磁效應 6-5 電磁感應 第六章 電感與電磁 6-1 電感器 6-2 電感量 ※ 6-3 磁的基本慨念 6-4 電磁效應 6-5 電磁感應

參考資料網址 日光燈的物理： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=everydayPhysics/lamp 磁鐵與地球磁場： http://home.phy.ntnu.edu.tw/%7Eeureka/contents/elementary/chap%206/6-3.htm 磁鐵棒的磁場： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=23153 長直導線/單一線圈與螺線管的磁場分布： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=12056 電子進入磁場區後的行為： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=12037 簡易電動馬達製作： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=Others/motor/index 電鈴工作原理示意： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=2818&forum=29&2

參考資料網址 冷次定律動畫： http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=15078

電感器的構造 導線捲繞成線圈狀即成一電感器 磁場 材質可為鐵磁性物質或是空（氣）心 I I ▲ 圖6-1 電感器示意圖

電感器的電路符號及常見外觀 ▲ 圖6-2 電感器的電路符號及外觀 (a) 空氣心電感器 (b) 鐵心電感器 (c) 磁心電感器 (d) 可變電感器 (e) 各種電感器 ▲ 圖6-2 電感器的電路符號及外觀

線圈通上電流後即產生環繞的磁場以儲存磁能 自感 磁通鏈 與電流 I 的比值定義為電感量 L，簡稱為電感。 I 磁力線 磁力線 線圈通上電流後即產生環繞的磁場以儲存磁能 I N匝 I (a) 正視圖 (b) 側視圖 ▲ 圖6-3 電流通過線圈時磁力線的分佈情形 公式 6-201 公式 6-202

互感 M ▲ 圖6-4 兩線圈發生磁通交鏈的作用情形 線圈A 線圈B 交鏈磁通 漏磁通 I1 I2 公式 6-204 公式 6-206 ▲ 圖6-4 兩線圈發生磁通交鏈的作用情形 公式 6-204 公式 6-206 公式 6-205 公式 6-207

電感電路的串並聯 (1) 串聯無互感 並聯無互感 ▲ 圖6-5 串聯無互感電路 ▲ 圖6-8 並聯無互感電路 公式 6-208 ▲ 圖6-5 串聯無互感電路 ▲ 圖6-8 並聯無互感電路 公式 6-208 公式 6-211

電感電路的串並聯 (2) 串聯有互感 M M ▲ 圖6-6 串聯互助電路 ▲ 圖6-7 串聯互消電路 磁通方向相同 磁通方向相反 "‧"標是在不同方，係為互消 "‧"標是在相同方，係為互助 (a) 示意圖 (b) 電路圖 (a) 示意圖 (b) 電路圖 ▲ 圖6-6 串聯互助電路 ▲ 圖6-7 串聯互消電路 公式 6-209 公式 6-210

電感電路的串並聯 (3) 並聯有互感 M M ▲ 圖6-9 並聯互助電路 ▲ 圖6-10 並聯互消電路 磁通方向相同 磁通方向相反 "‧"標是在不同方，係為互消 "‧"標是在相同方，係為互助 (a) 示意圖 (b) 電路圖 (a) 示意圖 (b) 電路圖 ▲ 圖6-9 並聯互助電路 ▲ 圖6-10 並聯互消電路 公式 6-212 公式 6-213

電感器的充電 ▲ 圖6-11 電感器的充電過程 電感器充電時， 、 的變化情形 ▼表6-1 電感器的充電過程 （最大） 降低 （電感視為 ▼表6-1 電感器的充電過程 電感器充電時， 、 的變化情形 ▲ 圖6-11 電感器的充電過程 （最大） 降低 （電感視為 短路） （電感視為開路） 增加 （最大）

電感器的放電 ▲ 圖6-12 電感器的放電過程 電感器充電時， 、 的變化情形 ▼表6-2 電感器的放電過程 降低（反方向） （反方向最大） ▼表6-2 電感器的放電過程 電感器充電時， 、 的變化情形 ▲ 圖6-12 電感器的放電過程 降低（反方向） （反方向最大） （最大） 減少

電感器儲存的能量 電感器中建立的磁通鏈與電流成正比 公式 6-214 ▲ 圖6-13 電感器儲存的能量

磁場的產生 磁性物質所產生的作用力區域為磁場。 排斥力 吸引力 (a) 單一磁鐵 (b) 二磁鐵同極相對（相斥） (c) 二磁鐵異極相對（相吸） ▲ 圖6-14 磁鐵的作用力與磁力線描繪

磁通量與磁通密度 磁通量：磁場中通過的磁力線總數。 磁通密度：單位面積內垂直通過的磁力線總數。 公式 6-301 公式 6-302 ▼表6-3 磁通密度 單位制 公式 單位 MKS制 ：韋伯 m：韋伯 A：平方公尺 B：韋伯／平方公尺 ※CGS制 ：線或馬克斯威 m：靜磁單位 A：平方公分 B：線／平方公分 單位 換算 1韋伯／平方公尺 = 104線／平方公分 = 104高斯 ▲ 圖6-15 磁通密度

磁阻 R 磁阻：磁力線通過磁性材料所受的阻力。 公式 6-303 平均長度 平均長度 ▲ 圖6-16 各種形狀物體之磁通路徑及截面積 (a) (b) 平均長度 平均長度 (d) (c) ▲ 圖6-16 各種形狀物體之磁通路徑及截面積

磁動勢 磁路中能產生磁力線的原動力稱為磁動勢。 F 1安匝 吉伯 吉伯 I I 公式 6-308 磁通 ▼表6-6 磁動勢 單位制 公式 ▼表6-6 磁動勢 單位制 公式 單位 MKS制 N：匝數 I ：安培 F：韋伯 CGS制 N ：匝數 I ：安培 F ：吉伯 單位換算 1安匝 吉伯 吉伯 N匝 磁動勢 截面積A I I 磁路長度 線圈電流產生磁動勢已形成磁力線磁 通，磁通構成一封閉迴路稱為磁路 ▲圖6-18 磁路及磁動勢

安培右手定則 I 磁力線方向 電流方向 磁力線 磁力線 I 磁力線方向 電流會在導線四周建立磁場 I 電流方向 I I (a) 長直導線 (b) 螺旋線圈 (a) 長直導線 (b) 螺旋線圈 ▲ 圖6-19 長直導線與圓形線圈原生的磁場 ▲ 圖6-20 安培右手定則

電磁效應的磁場強度 F l 公式 6-401 公式 6-402 I I r I d (a) 長直導線 (b) 螺旋線圈 ▲ 圖6-21 電磁效應的磁場強度

兩平行載流導體間的磁場 磁力線 I1 I2 F d F (a) 電流方向相同的兩平行導線 磁力線 F F ▲ 圖6-23 兩平行載流導體間的作用力 (b) 電流方向相反的兩平行導線 ▲ 圖6-22 兩平行載流導體間的磁力線分佈 公式 6-403

弗萊明左手定則 弗萊明左手定則：又稱為電動機定則。 (a) 左手姿勢 (b) 三個方向 導體受力方向 F（受力方向） 電流方向 I（電流方向） 磁場方向 ▲ 圖6-24 弗萊明左手定則示意圖

一載流導體置於磁場中所受力的大小 F為導體所受的作用力，單位為牛頓（N）。 B為磁通密度，單位為特斯拉（T）或韋伯／平方公尺（ ）。 I為通過導體的電流，單位為安培（A）。 為導體電流方向與磁力線方向的夾角。 為導體在磁場中與磁場方向垂直的有效長度，單位為公尺（m） 。 公式 6-404 ▲圖6-25 載流導體於磁場中的作用力

電磁感應的現象 線圈周圍的磁場發生變化時，會令線圈中產生電流，此效應稱為電磁感應。 磁鐵快速進入線圈 磁鐵靜止於線圈中 磁鐵快速移出線圈 線圈內磁通量改變，感應生成電流 線圈內磁通量不變，無 電流生成 線圈內磁通量反方向改 變，感應生成反電流 (a) 步驟1 示意圖 (b) 步驟2 示意圖 (c) 步驟3 示意圖 ▲ 圖6-26 電磁感應實驗示意圖

楞次定律 反抗磁通增加 靠近 感應電流的方向是要反抗原線圈之磁通量變化，即感應電流所產生的磁通方向與原線圈之磁通變化相反 磁鐵移動方向 (a) 磁鐵靠近線圈 反抗磁通減少 遠離 磁鐵移動方向 a b 公式 6-502 (b) 磁鐵遠離線圈 負號表示感應電動勢的方向是為反抗原磁通之變化。 ▲ 圖6-27 感應電流方向與磁鐵移動方向的關係

自感應電動勢與互感應電動勢 ▲ 圖6-27 感應電流方向與磁鐵移動方向的關係 公式 6-503 公式 6-504 i1 線圈A N1 漏磁通 線圈B N2 交 鏈 至 線 圈 B 的 磁 通 線圈電流產生變化時，將使本身產生自感應電動勢，並使鄰近線圈產生互感應電動勢 線 圈 A 的 磁 通 i1 線圈 A 通以變動的電流i1，線圈 A 產生自感應電動勢 線圈 B 產生自感應電動勢 ▲ 圖6-27 感應電流方向與磁鐵移動方向的關係 公式 6-503 公式 6-504

弗萊明右手定則 弗萊明右手定則：又稱為發電機定則。 (a) 右手姿勢 (b) 三個方向 導體受力方向 v（運動方向） 電流方向 I（感應電流方向） 磁場方向 ▲ 圖6-29 弗萊明右手定則示意圖

導體在磁場中的感應電動勢 (a) 立體圖 (b) 正視圖 ▲ 圖6-29 移動導體於磁場中的感應電動勢 公式 6-505