物理 · 同學科課程
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電流產生的磁場

物理建議年齡: 11–15

導線中的電流改變時,周圍的磁場怎樣改變?

改變直導線中的電流方向和大小,用指南針判斷環繞導線的磁場方向與相對強弱。

學習目標

  • 用測試指南針確定導線周圍某點的磁場方向。
  • 預測反轉電流會反轉磁場方向。
  • 比較電流大小、離導線距離與磁場相對強弱。

開始前

  • 知道電流是電荷的定向運動。
  • 會讀箭頭、圓周方向和「相對強弱」。

互動科學實驗

  1. 1電流
  2. 2磁力線
  3. 3反向
  4. 4強弱

正在準備互動模型…

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定性教學模型:數值和圖示用於比較趨勢,並非精密測量。

邊觀察,邊解釋

依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。

  1. 載流導線周圍存在磁場。直導線周圍的場方向沿以導線為中心的圓周切線,而不是沿導線向外輻射。

    你的任務: 接通電流,沿一條場線追蹤完整圓周。

  2. 小指南針北端沿所在點的磁場方向排列。把它放在導線周圍不同位置,指向會轉動,但始終與當地圓周相切。

    你的任務: 比較導線上、下、左、右四處的指南針方向。

  3. 電流方向反轉時,導線周圍每一點的磁場方向也反轉;場的圓形分佈仍以同一導線為中心。

    你的任務: 先預測指南針會怎樣轉,再按「反轉方向」核對。

  4. 在距離相同處,較大電流產生較強磁場;對同一電流,離直導線越遠,磁場越弱。方向由電流方向決定,不由大小決定。

    你的任務: 把電流從較小調到較大,比較同一點的強弱讀數,再比較近處與遠處。

把現象連成解釋

右手握拳規則

用右手拇指指向約定電流方向,彎曲手指環繞的方向就是磁場方向。反轉電流相當於反轉拇指,彎曲方向也隨之反轉。

場線是表示方法

圓形場線幫助表示每一點的方向,疏密幫助比較相對強弱;空間中沒有真實圓環。線不相交,因為同一點的合磁場只有一個方向。

檢查理解

1長直導線周圍的磁場線形狀最接近?
2反轉導線中的電流後,磁場怎樣變化?
3距離導線相同,電流變大通常會怎樣?

可列印學習單

先獨立完成練習頁;答案和解釋在獨立一頁。

物理

電流產生的磁場

姓名:________________日期:________________

導線中的電流改變時,周圍的磁場怎樣改變?

  1. 長直導線周圍的磁場線形狀最接近?

    A. 以導線為中心的同心圓 B. 從導線向外的直線 C. 全部沿導線方向

  2. 反轉導線中的電流後,磁場怎樣變化?

    A. 方向反轉,圓形分佈保留 B. 方向不變,磁場消失 C. 圓形變成直線

  3. 距離導線相同,電流變大通常會怎樣?

    A. 磁場變強,方向不因大小改變 B. 磁場變弱並反向 C. 指南針不再受場影響

解答頁

電流產生的磁場

  1. 以導線為中心的同心圓

    在垂直導線的截面上,場方向沿以導線為中心的圓周切線。

  2. 方向反轉,圓形分佈保留

    右手握拳規則隨電流方向反轉,因此所有圓周箭頭和指南針方向反轉。

  3. 磁場變強,方向不因大小改變

    長直導線的磁場強弱隨電流增大而增大;方向由電流方向決定。