[科研社]電流的磁效應與電磁感應

主題：觀察電流的磁效應，並認識電磁感應 的現象。以驗證法拉第定律或泠次定律。

1. 讓金屬環浮起來
	鋁環＋銅棒 在通以交流電源的螺線管線圈上端，插上一根銅棒，並將鋁環套在銅棒 上。由於銅棒的鐵磁性較差，磁化效果不好，所以鋁環的感應電流與感應磁場 較小，使得鋁環所受的磁力不夠大，因而不易浮起來 ﹔除非，通以很大的電流 給螺線管線圈，增加磁場強度，才會看到鋁環會稍微浮起來。
	鋁環 ＋ 鐵棒 在通以交流電源的螺線管線圈上端，插上一根鐵棒，並將鋁環套在鐵棒上。由於鐵棒的鐵磁性很強，磁化效果很好，所以鋁環可以感受到非常明顯的磁通量變化，根據泠次定律，在鋁環上會有環形感應電動勢產生，因而造成相當大的環形感應電流與反向的感應磁場，使得鋁環與螺線管磁場互相排斥，所鋁環會浮起來 。
	鐵環 ＋ 鐵棒 在通以交流電源的螺線管線圈上端，插上一根鐵棒，並將鐵環套在鐵棒上。雖然鐵棒的鐵磁性很強，磁化效果很好，所以鐵環可以感受到非常明顯的磁通量變化，因而產生頗大的感應電流與反向的感應磁場。但是，因為鐵環是 順磁性物質， 當它被磁場磁化時會產生同向的極化磁場，使得鐵環會受到螺線管磁場 很強的吸引力。所以，鐵環不但不會浮起來，而且會被螺線管所吸引住。
2.讓磁鐵棒等速落下
	實驗方法： 分別將藍色的磁鐵棒與非磁鐵棒在金屬管上方從靜止開始釋放，讓其順著金屬管落下，並觀察它們下降的速度與所需的時間。 實驗結果： 磁鐵棒以等速度緩慢下降，非磁鐵棒以等加速度自由落下。

在磁鐵棒的兩極附近有較大的磁場強度，當磁鐵棒在金屬管中落下時，在磁鐵棒上下兩極附近的金屬管部分會感受到很強的磁通量變化，根據泠次定律，在金屬管上會有環形感應電動勢產生，因而造成相當大的環形感應電流與感應磁場，以抵抗磁通量的變化，使得磁鐵棒上端附近的金屬管產生同向的感應磁場以吸引磁鐵棒，並使得磁鐵棒下端附近的金屬管產生反向的感應磁場以排斥磁鐵棒 ﹔所以磁鐵棒會受到一個向上的電磁阻力 。根據法拉第定律，磁鐵棒 下降的速度 愈快，金屬管所感受到的磁通量變化率就愈大，所以這種電磁阻力的大小正比於磁鐵棒下降的速度。當磁鐵棒開始加速度落下時，其所受的地球重力最後會被逐漸增大的電磁阻力所抵消，此後磁鐵便會以等速度下。

如果下降的物體是非磁鐵棒 ，因為它不具有磁性，所以金屬管不會有上述的電磁感應現象發生，因此非磁鐵棒不會受到反向的電磁阻力，就會以等加速度自由落下（假設空氣阻力遠小於非磁鐵棒的重量）。

此現象就如同「下雨」，當雨滴在空中降落時，雖然因受到地球重力的吸引而加速墜落，但同時也會受到反向的空氣阻力因而減緩加速。由於空氣阻力的大小和雨滴的速度成正比，雨滴加速到最後，逐漸增大的空氣阻力會與地球重力達成平衡，因而使得雨滴以某個終極速度等速下降。

參考資料：

http://ntds.fsjh.ilc.edu.tw/%E9%A0%98%E5%9F%9F%E8%B3%87%E6%96%99%E5%A4%BE/%E8%87%AA%E7%84%B6%E8%88%87%E7%94%9F%E6%B4%BB%E7%A7%91%E6%8A%80/Web_Link/%E7%B6%B2%E9%A0%81%E8%B3%87%E6%96%99/%E7%A3%81/%E7%A3%81/%E5%AF%A6%E9%A9%97/%E9%9B%BB%E6%B5%81%E7%9A%84%E7%A3%81%E6%95%88%E6%87%89%E8%88%87%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%84%9F%E6%87%89.htm

電磁感應（高中內容）
http://www.yfp.ks.edu.tw/class/UploadDocument/871_%B9q%BA%CF%B7P%C0%B3-%B0%AA%A4%A4%AA%A9.ppt