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電磁感應（三）

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周祥順｜海洋大學光電學研究所

在「電磁感應（一）」單元中，我們說過磁鐵靜止線圈運動線圈會產生感應電流。在「電磁感應（二）」單元中，我們說過線圈靜止磁鐵運動線圈也會產生感應電流。在這個單元中，我們將介紹第三種產生感應電流的方法。

桌上有兩個線圈（圖一）。第一個線圈接電池,稱為主線圈。第二個線圈接電流計，稱為次線圈。將主線圈置入次線圈。接通電池開關的瞬間，電流計指針向右偏轉。切斷電池開關的瞬間,電流計指針向左偏轉。

圖一。

在「電磁感應（二）」單元中，我們介紹過法拉第電磁感應定理：

式（1）。

其中 N 是線圈匝數。若用微分學符號表示，則：

式（2）。

方程式（1）及（2）中的負號是源自於愣次定理及定義電動勢正負號的右手定則。

接通電池開關的瞬間，主線圈產生磁場。依據法拉第電磁感應定理，次線圈的感應電流產生與主線圈相反方向的感應磁場以抵抗增加的磁通量。切斷電池開關的瞬間，主線圈磁場消失。次線圈的感應電流產生與主線圈相同方向的感應磁場以彌補減少的磁通量。

在「電磁感應（一）」單元中，我們說過線圈在磁場中運動所產生的動生電動勢是磁力造成的。在「電磁感應，（二）」及本單元中的電動勢則是由感應電場造成。二者物理機制完全不同，卻都遵守法拉第電磁感應定理。這是電磁學中極耐人尋味的巧合。愛因斯坦由此得到啟發提出特殊相對論，揭開了宇宙深層的奧密。

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