高中物理电磁感应课件.ppt

1、Chapter 8 電磁感應 8-1 感應電動勢 8-2 冷次定律 8-3 法拉第電磁感應定律 8-4 發電機與交流電 8-5 渦電流與變壓器 8-6 電磁波 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 1.1.渦電流渦電流 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 1.1.渦電流渦電流 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 2.2.電磁剎車電磁剎車 渦電流會產生反向磁場，對磁場中的運動金屬板產生阻尼作用。在捷運車輪捷運車輪上加裝電磁鐵，當電磁鐵通電時，渦電流即可發生剎車作用，其剎車力道隨車速減慢而遞減，可維持平穩舒適。 vtiFB 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器

2、3.3.電磁爐電磁爐 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 歷史歷史西元1831年，法拉第使用的線圈。法拉第使用的線圈。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 歷史歷史當左側左側線圈與電池接通或切斷的瞬間，接通或切斷的瞬間，檢流計檢流計上的指針會隨之偏轉。上的指針會隨之偏轉。這表示右側線圈右側線圈在瞬間產生應電流。實驗裝置中的電池，若改為若改為交流電源，該兩組線圈構成了變壓器該兩組線圈構成了變壓器（transformertransformer）。）。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 渦電流渦電流變壓

3、器變壓器的鐵心是由薄鐵片薄鐵片所疊成的。鐵心為塊狀鐵心為塊狀，所生的渦電流較大渦電流較大。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 渦電流渦電流金屬片的間隙，可阻斷或減小渦電流的形成。金屬片的間隙，可阻斷或減小渦電流的形成。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 渦電流渦電流電路符號變壓器功能：將變壓器功能：將交流電電壓交流電電壓升高或降低。升高或降低。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 功能功能 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 構造構造1. 原線圈原線圈：與輸入交流

4、電源相接，使鐵芯內感應出交互變化的磁通量。2. 軟鐵芯軟鐵芯：以分層絕緣的片狀鐵心製成，內部形成封閉磁路，導引感應磁場通過副線圈。3. 副線圈副線圈：產生感應電動勢，輸出交流電壓。 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 原理原理21ff 21212211NNdtdNdtdNBB升壓與降壓，輸出入可交換。B 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 原理原理2121 Real IdealPPPP：1212212211NNiiii 8-5 8-5 渦電流與變壓器渦電流與變壓器 4.4.變壓器變壓器 作業作業(8-7)121221NNii161

5、6範範 例例8-68-6理想的變壓器，如右下圖，主線圈的匝數 N16000 匝，輸入電壓為 120 V 的交流電。輸出端與 5.0的電阻器連接，若流經5.0 電阻器的電流為 2.0 A，求：(1) 輸出電壓為多少？(2) 副線圈的匝數為多少？(3) 輸入的電功率為多少？(4) 輸入的電流為多少？1717演練演練 8-6 8-6 電磁波電磁波靜電場靜電場靜止的電荷靜止的電荷在空間中產生穩定電場。靜磁場靜磁場穩定的電流穩定的電流在空間中產生穩定磁場。 8-6 8-6 電磁波電磁波電荷加速度運動電荷加速度運動或電流隨時間改變電流隨時間改變時，會產生隨時間改變的電場或磁場。法拉第電磁感應定律隨時間變化

6、的磁場可產生電場。隨時間變化的磁場可產生電場。馬克士威隨時間變化的電場可產生磁場。隨時間變化的電場可產生磁場。交互感應而產生電場、磁場在空間中作規則性交互感應而產生電場、磁場在空間中作規則性的變化，形成電磁波的變化，形成電磁波（electromagnetic waveelectromagnetic wave）。）。 8-6 8-6 電磁波電磁波電磁波傳播電磁波傳播由波源向外發射傳播，電磁波的傳播方向、電場方向及磁場方向，三者相互垂直三者相互垂直。vBEv 8-6 8-6 電磁波電磁波馬克士威將電荷、電流、電場與磁場電荷、電流、電場與磁場的關係，歸納為一組方程式，稱為馬克士威電磁場方程式馬克士威

7、電磁場方程式，這是電磁理論的基礎。馬克士威電磁場方程式馬克士威電磁場方程式集合了庫侖定律庫侖定律、安培定律安培定律、法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律及高斯定律高斯定律，並運用向量分析的數學方式，提出真空中的馬克士威方程式，解釋電與磁相互影響而產生的場。 8-6 8-6 電磁波電磁波西元18861888年，物理學家赫茲赫茲（Heinrich Rudolph Hertz，18571894，德國人）在實驗室中以簡單的電荷振盪裝置發射出電磁波，並在遠處用另一線圈檢測此電磁波，證實馬克士威的電磁理論證實馬克士威的電磁理論。1901年，馬可尼馬可尼（Guglielmo Marconi，1874 193

8、7，義大利人）在英倫海峽的兩岸，成功的傳送無線電報，後來更進一步橫越大西洋傳送無線電訊號，開始了電電磁波的實際應用磁波的實際應用。 8-6 8-6 電磁波電磁波 電磁波譜圖表示不同頻率頻率、波長波長範圍的電磁波分布。電磁波譜電磁波譜（electromagnetic spectrum）不同頻率範圍的電磁波是由不同的方法產生不同頻率範圍的電磁波是由不同的方法產生高溫物體會輻射紅外線、可見光及紫外線；高溫物體會輻射紅外線、可見光及紫外線；放射性元素會放出伽瑪射線。放射性元素會放出伽瑪射線。無線電波各波段的用途無線電波各波段的用途電磁波頻率 f 的範圍由低至高由低至高1.無線電波（radio wave

9、）： 由振盪電路產生。頻率範圍約為1031010 Hz。2.微波（microwave）： 又稱短波長無線電波。頻率範圍約為1091012 Hz. 8-6 8-6 電磁波電磁波3.紅外線（infrared ray）： 頻率範圍約為10124.01014 Hz，由室溫中的物體 輻射或分子振盪所產生。4.可見光（visible light）：為人眼所能見到的電磁波，因而是電磁波中人類最熟悉的波段。頻率範圍約為4.310147.51014 Hz，對應於真空中波長的範圍約為400700 nm。在電磁波譜中，它僅構成一個狹窄的波段，其中頻率最高為紫色光，最低為紅色光。5.紫外線（ultraviolet ray簡寫為 UV）頻率範圍約為7.510141018 Hz。 8-6 8-6 電磁波電磁波6.X 射線（X-ray）：頻率範圍約為10171020 Hz。產生方法為高速電子撞擊金屬靶而產生。7.伽瑪（）射線（gamma ray）：頻率範圍約為 1020 Hz 以上，由放射性物質的原子核所輻射。 8-6 8-6 電磁波電磁波 8-6 8-6 電磁波電磁波用加速器將電子加速後射入金屬靶，所產生的 X 射線波長為 1.2 ，其頻率為多少？演練演練Enter 9-1 電子的發現電子的發現