感應點燈| - 科技大觀園

感應點燈

98/11/30 19193

周祥順｜海洋大學光電學研究所

第一個實驗中，老師手中拿著一個壓克力管，管上有三個金屬線圈，線圈上有各種不同顏色的 LED 燈。將磁鐵置入管內，當磁鐵沿著管內落下時， LED 燈輪流發光，像耶誕燈飾一般，十分有趣。

這個現象是電磁感應（Electromagnetic induction）造成的。在解釋電磁感應之前，我們先介紹磁通量（magnetic flux）。磁場垂直線圈的分量與線圈面積的乘積稱為磁通量。英國物理學家法拉第最早觀察到電磁感應現象並提出解釋。根據法拉第的解釋：通過線圈的磁通量改變時線圈會產生電流。此電流並非由電源產生，而是因磁通量改變而感應產生的，因此稱為感應電流。感應電流的大小與磁通量對時間的變化率成正比。這就是法拉第定理（Faraday’s law）。丹麥物理學家奧斯特發現電可以生磁，法拉第則發現磁可以生電。奧斯特與法拉第的發現為電與磁之間搭起了橋樑。

現在大家可以瞭解為何磁鐵運動時 LED 燈會發光了。磁鐵運動時通過線圈的磁通量會改變。根據法拉第定理，線圈會產生感應電流，因此使 LED 燈發光。

在第二個實驗中，老師將小燈泡焊接在金屬線圈上，然後將線圈套在螺線管上。打開電源開關，使螺線管通過電流，小燈泡就會發光。這也是電磁感應所造成的。在「磁浮地球儀」單元中，我們已談過電流可產生磁場。螺線管的磁場方向可以用右手定則決定。

右手定則：伸出你的右手，豎立大姆指，其餘四個手指沿著電流方向彎曲，則大姆指所指的方向就是磁場的方向。

在我們的實驗中，螺線管通過交流電，因此螺線管的磁場隨時間改變，通過線圈的磁通量因而也隨時間改變。依據法拉第定理，通過線圈的磁通量改變時線圈會產生感應電流。感應電流通過燈泡燈泡便會發光。

資料提供

海洋大學光電科學研究所周祥順教授
E-mail：hschou@mail.ntou.edu.tw

通量(4) 法拉第(17) 電感應(10) 右手定則(9)

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