電磁感應與冷次定律

有趣的電磁感應發電機〔垂直型〕

有趣的電磁感應發電機〔垂直型〕
台中市立長億高級中學物理科林宣安老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

壹、前言

當教到電磁感應單元中的「磁能生電嗎?」時,要能引發學生的興趣,我們可以運用科學史,要學生閱讀《電學之父:法拉第的故事》(張文亮,1999);或者分段講述法拉第如何研究電磁的精彩故事給學生聽。

步進馬達

步進馬達 (stepper motor)
國立彰化高級中學物理科劉翠鵑老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

1923年,英國人詹姆斯(James Weir French)發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進馬達,簡稱「步進馬達」。步進馬達是脈衝馬達的一種,將直流電源透過數位IC處理後,變成脈衝電流以控制馬達。而且馬達旋轉一圈分成數等分(數步),可使角度的控制更為精密。

電磁學的單位(Electromagnetism Units)

電磁學的單位(Electromagnetism Units)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

電磁學的基本物理量可以分為以下八個:電流單位為安培(ampere)、電荷單位為庫侖(coulomb)、電容單位為法拉(farad)、電感單位為亨利(henry)、電阻單位為歐姆(ohm)、電壓單位為伏特(volt)、功率單位為瓦特(watt)以及磁場單位為特士拉(tesla)。

電磁學的應用單位眾多,整理為以下十九種:

1.電流:代號I、單位安培A、化為基本單位的組合仍為A(= W/V = C/s) 。
2.電量:代號Q、單位庫侖C、化為基本單位的組合A•s。
3.電壓(Potential difference)、電動勢(electromotive force):代號U, ΔV, Δφ; E、單位V、化為基本單位的組合J/C = kg•m2•s−3•A−1
4.電阻、阻抗(Impedance)、電抗(Reactance):代號R; Z; X 、單位歐姆、化為基本單位的組合V/A = kg•m2•s−3•A−2
5.電阻率:代號ρ、單位歐姆-公尺(Ω•m)、化為基本單位的組合kg•m3•s−3•A−2
6.電功率:代號P、單位瓦特、化為基本單位的組合V•A = kg•m2•s−3
7.電容:代號C、單位法拉、化為基本單位的組合C/V = kg−1•m−2•A2•s4
8.電場強度(Electric field strength):代號E、單位伏特/公尺、化為基本單位的組合N/C = kg•m•A−1•s−3
9.電位移場(Electric displacement field):代號D、單位庫侖/公尺2、化為基本單位的組合A•s•m−2
10.電容率(Permittivity):代號ε、單位法拉/公尺、化為基本單位的組合kg−1•m−3•A2•s4
11.電極化率(Electric susceptibility):代號χe、單位無(dimensionless)、化為基本單位的組合無。

電磁學的發展(Electromagnetism)

電磁學的形成是由馬克士威(Maxwell)集靜電、靜磁、電流、電流磁效應與電磁感應五大領域而寫成馬克士威四大方程式而確立。然而電磁學的發展並不因為電磁學理論的完備而停止,後續還有很多的發展。 1905年愛因斯坦提出狹義相對論(specific relativity)主要是修正牛頓的時空絕對論與馬克士威的光速改變理論。對馬克斯威方程式而言,在不同坐標下,因為相對速度的改變,所以光速也會隨之改變,這種舊的轉換稱為伽利略轉換(Galilean transformation)。 但根據後來的實驗證實:真空中光速不隨觀察者的座標不同而改變,因此愛因斯坦在狹義相對論中提出:真空光速為定值的理論,且任何觀察者的座標系統下,均不可能超過真空光速。...