實驗2-1載流導線產生磁場 目的：電流可產生磁場，並決定所產生磁場的方向。 器材：

實驗2-1載流導線產生磁場 步驟： 一、電生磁 1. 將磁針、電池、導線、電阻及開關連接如裝置示意圖，調整長直導線的方向與磁針所指的南北方向相同。 2. 按下開關，使裝置形成通路，觀察磁針的變化（圖1）。

實驗2-1載流導線產生磁場 步驟： 3. 逐漸增加電池數至4 個，觀察磁針的變化情形（圖2）。 3. 逐漸增加電池數至4 個，觀察磁針的變化情形（圖2）。 4. 改變通過導線的電流方向，重複步驟2與3（圖3、4）。

實驗2-1載流導線產生磁場

實驗2-1載流導線產生磁場 步驟： 二、電生磁的磁場方向 1. 在白色硬紙板中央切開一小洞，將其固定在保麗龍盒上，使紙板離地面約15 ∼ 20 公分。 2. 將長直導線穿過紙板中央，並在長直導線四周，擺放4 ∼ 6 個磁針。 3. 觀察磁針的指向。 4. 再將長直導線兩端分別接於電池座兩端，形成通路，觀察磁針的變化（如圖5）。 5. 改變通過長直導線的電流方向，重複步驟4。

實驗2-1載流導線產生磁場

問題與討論： 實驗2-1載流導線產生磁場 1. 通有電流的導線置於磁針上方，磁針若有偏轉，代表什麼意義？ 解答： 問題與討論：　　　 1. 通有電流的導線置於磁針上方，磁針若有偏轉，代表什麼意義？ 解答： 當通有電流的導線置於磁針上方時，磁針有偏轉的現象，代表電流流動會產生磁場，而使得磁針偏轉。

問題與討論： 實驗2-1載流導線產生磁場 2. 導線與磁針之間的作用力，是否沿著導線與磁針的連線方向？ 解答： 問題與討論：　　　 2. 導線與磁針之間的作用力，是否沿著導線與磁針的連線方向？ 解答： 載流導線會在周圍產生磁場，使磁針受到磁力的作用，但載流導線所生磁場的方向，不是沿著導線與磁針的連線方向，而必須由安培右手定則來判斷。

實驗2-1載流導線產生磁場 問題與討論： 3. 磁針偏轉的程度，與電池數或電流有什麼樣的關係？ 解答： 問題與討論：　　　 3. 磁針偏轉的程度，與電池數或電流有什麼樣的關係？ 解答： 當電池數愈多或是電流愈大時，磁針偏轉的程度就會愈大。

問題與討論： 實驗2-1載流導線產生磁場 4. 電流通過長直導線後，在長直導線四周的磁針是否維持原來的指向？它們的指向有何特徵？ 解答： 問題與討論：　　　 4. 電流通過長直導線後，在長直導線四周的磁針是否維持原來的指向？它們的指向有何特徵？ 解答： 當長直導線通有電流後，其四周的磁針會偏轉，不會維持原來的指向。若將磁針的指針同一點連接起來，會呈現順時鐘或逆時鐘方向。

問題與討論： 實驗2-1載流導線產生磁場 5. 改變通過長直導線的電流方向，其四周磁針的指向是否會跟著改變？ 解答： 問題與討論：　　　 5. 改變通過長直導線的電流方向，其四周磁針的指向是否會跟著改變？ 解答： 當改變長直導線的電流方向時，磁場的方向會相反，所以其四周磁針的指向也會跟著相反。

載流長直導線的磁場 在通有電流的導線附近，磁針會偏轉，代表磁針受到了磁場的作用，這說明了載流導線會在其附近產生磁場，從而使磁針受到磁力的作用 但是載流導線所生磁場的方向，不是沿著導線與磁針的連線，這是歷史上所發現第一個不是沿著兩物體相連線的方向，所產生的作用力 在厄斯特之前探討作用力的實驗，例如：萬有引力、靜電力、靜磁力，都是沿著兩物體的連線方向產生作用（圖2-9）

重力、電力、磁力的比較

載流長直導線的磁場 通過導線的電流愈大，磁針偏轉的程度也愈大，代表導線所產生的磁場愈強。導線電流方向相反時，磁針偏轉的方向也相反 所以通有電流的導線所生磁場的大小與方向，和電流的大小與方向有關 若將通有電流的導線直立，由周圍磁針方向的偏轉情形（圖2-10），和長直導線附近的鐵粉分布情形，可顯示出磁力線為一封閉的同心圓（圖2-11）

電流流向紙內 圖2-11 載流長直導線附近的磁力線

安培右手定則 法國科學家安培（Andre Marie Ampere，1775 ∼ 1836）（圖2-12）將以上兩個實驗歸納成一個規則，來描述導線中電流的方向與所生磁場方向的關係，即為安培右手定則： 如果右手握住導線，大拇指為電流方向，則其他彎曲的四指所指示的方向，就是磁場的方向（圖2-13） 假若電流方向相反，則四指所代表的磁場方向，也會隨著反轉

活動2-2會漂浮的線圈-圓形載流線圈所生的磁場 1. 將一長漆包線彎曲成5 圈左右直徑約為2 公分的圓形線圈，以細小的膠帶固定，使線圈不會鬆開，兩端留下各20 公分長導線。 2. 將線圈置於一圓形磁鐵上，然後將導線兩端與電池連接（如圖），觀察線圈的變化。 3. 改變導線與電池連接的正負極位置，重複步驟2。

活動2-2會漂浮的線圈-圓形載流線圈所生的磁場

活動結果 當接通電流後，線圈會離開磁鐵，漂浮在空中，而不會墜落，代表通有電流的圓形導線可產生磁場，而且所生磁場的方向與磁鐵的磁場相反時，因此互相排斥，而浮在空中 當改變電流方向後，磁場方向也會相反，若與磁鐵的磁場方向相同，會造成兩者緊緊地接在一起 通有電流的圓形導線所產生的磁場方向，與導線所圍成的圓形表面相垂直。這也可由圓形導線附近的磁力線看出（圖2-14）

載流圓形圈的磁場 載流圓形線圈的磁場 我們也可用右手定則，來描述載流圓形導線所產生的磁場方向： 如果右手握住圓形導線，四指沿電流的方向彎曲，則大拇指所指的方向就是磁場的方向（圖2-15）

電磁鐵 通有電流的圓形線圈和磁鐵棒的性質相似，若線圈繞得愈緊密，可使線圈的磁場強度增加 若將鐵製金屬插入線圈內，因線圈內產生的磁場會使鐵製金屬具有磁性，使得總磁場大為增強（圖2-16） 當電流切斷時，線圈及鐵製金屬的磁性也會隨著消失，利用此種方式得到的磁場的裝置，稱為電磁鐵

電磁鐵

電磁鐵 電磁鐵與磁鐵棒不同的地方，在於電磁鐵不只可以隨時啟動或關閉，且磁場方向也能隨著電流方向不同而改變。 通電 未通電