2026 學測自然科物理電磁感應：冷次定律、法拉第定律與電路圖,物理電磁感應
學測在即，電磁感應一直是物理科的重點項目。許多考生在面對冷次定律、法拉第定律以及電路圖分析時感到困惑。這篇文章將深入淺出地剖析電磁感應的核心概念，並提供實用的解題技巧，幫助大家在學測中取得佳績。
電磁感應基礎：法拉第定律與冷次定律
法拉第電磁感應定律
首先，我們必須了解法拉第電磁感應定律。簡而言之，這個定律告訴我們：當通過一個封閉迴路的磁通量發生變化時，迴路中就會產生感應電動勢 (EMF)。這個感應電動勢的大小，與磁通量變化率成正比。用數學公式表示就是：
ε = – N dΦ/dt
其中：
- ε 代表感應電動勢 (EMF)
- N 代表線圈匝數
- Φ 代表磁通量
- dΦ/dt 代表磁通量對時間的變化率
公式中的負號很重要，它指向了冷次定律，稍後我們會詳細說明。
簡單來說，就是磁場變化越大、線圈匝數越多，產生的電壓就越大。
冷次定律：抵抗變化的力量
冷次定律則是描述感應電流的方向。它指出，感應電流的方向總是試圖阻止引起磁通量變化的原因。也就是說，感應電流產生的磁場，會抵消或減弱原來的磁場變化。
這個定律可以用一句話來概括：「來拒去留」。當磁場靠近時，感應電流會產生相反的磁場來排斥；當磁場遠離時，感應電流會產生相同的磁場來吸引。
冷次定律的本質是能量守恆定律。感應電流產生的能量，來自於改變磁通量的外力，因此感應電流必須抵抗外力的作用。
破解電磁感應電路圖：學測應試技巧
電磁感應的題目經常會結合電路圖，考驗考生對電流、電壓以及電阻的理解。以下是一些應試技巧：
1. 確定磁場方向與變化
首先，仔細閱讀題目，確定磁場的方向（進入紙面或離開紙面），以及磁場是如何變化的（增強、減弱、或移動）。可以使用右手定則來輔助判斷。
2. 判斷感應電流方向
根據冷次定律，判斷感應電流的方向。記住「來拒去留」的原則，感應電流產生的磁場要抵抗原磁場的變化。
3. 分析電路中的電流與電壓
確定感應電流方向後，就可以分析電路中的電流與電壓。要注意，感應電動勢可以視為一個電源，它會驅動電流在電路中流動。利用歐姆定律 (V = IR) 分析電路中各元件的電壓和電流。
4. 注意電阻和電感的影響
電路中如果存在電阻，會消耗能量，導致電流減小。電感則會阻礙電流的變化，產生自感電動勢。在分析電路時，需要考慮這些因素的影響。
5. 考慮線圈的運動
有些題目會涉及線圈在磁場中的運動。這時，需要考慮線圈的速度、磁場的強度以及線圈的形狀，來計算磁通量的變化率。可以使用 vBL 公式 (ε = vBL) 來簡化計算，其中 v 代表線圈速度，B 代表磁場強度，L 代表線圈中垂直於磁場方向的導線長度。
實例演練：學測範例題解析
讓我們來看一個學測範例題：
題目： 如圖所示，一個矩形線圈 ABCD 垂直於勻強磁場 B 放置，磁場方向垂直紙面向裡。現使線圈以恆定速度 v 沿著圖示方向向右運動，則在線圈完全離開磁場之前，以下說法正確的是：
(A) 線圈中沒有感應電流。
(B) 線圈中產生順時針方向的感應電流。
(C) 線圈中產生逆時針方向的感應電流。
(D) 線圈所受的安培力方向向右。
(E) 線圈所受的安培力方向向左。
解析：
- 確定磁場方向與變化： 磁場方向垂直紙面向裡，隨著線圈向右運動，穿過線圈的磁通量逐漸減小。
- 判斷感應電流方向： 根據冷次定律，感應電流產生的磁場要阻止磁通量的減小，因此感應電流產生的磁場方向應該也是垂直紙面向裡。根據右手定則，感應電流方向為順時針。
- 分析電路中的電流與電壓： 線圈中產生順時針方向的感應電流，這個電流會受到磁場的作用，產生安培力。根據左手定則，線圈 AD 邊受到的安培力方向向左，BC 邊受到的安培力方向也向左。
- 答案： 因此，正確的選項是 (B) 線圈中產生順時針方向的感應電流 和 (E) 線圈所受的安培力方向向左。
透過這個例子，我們可以清楚地看到，掌握法拉第定律、冷次定律以及電路分析的技巧，就能夠輕鬆解決電磁感應的題目。
總結：學測物理電磁感應的準備策略
電磁感應是學測物理的重點章節，準備這個章節需要理解基本概念，並勤加練習。以下是一些建議：
- 確實理解法拉第定律和冷次定律： 這是電磁感應的基礎，一定要牢記並理解其物理意義。
- 多做題目： 透過練習不同類型的題目，熟悉解題技巧，並提高解題速度。
- 分析錯題： 對於做錯的題目，要仔細分析原因，找出知識盲點，並加以補強。
- 善用資源： 可以參考教科書、參考書、以及網路上的教學影片，來輔助學習。
希望這篇文章能幫助大家更好地理解電磁感應的概念，並在學測中取得理想的成績。
現在就開始行動！
電磁感應是個需要花時間理解和練習的課題。不要等到最後一刻才抱佛腳！現在就開始複習法拉第定律和冷次定律，並多做題目。 祝大家學測順利，金榜題名！
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