高中學測
105年
自然
第 4 題
在紙面上兩條垂直的載流長直導線，其電流均為 $i$，方向如圖 1 所示。圖中四個象限分別為 I、II、III、IV，則下列關於各區磁場的敘述，哪一項正確？
- A 除象限 I 外，其餘均無磁場垂直穿出紙面的區域
- B 僅有象限 II 具磁場量值為零的區域
- C 僅有象限 III、IV 具磁場量值為零的區域
- D 象限 III 的磁場方向均為垂直穿入紙面
- E 象限 IV 的磁場方向均為垂直穿出紙面
思路引導 VIP
請運用「安培右手定則」分別判斷兩條垂直導線在四個象限中所產生的磁場方向，並思考：在哪些象限中，兩條導線產生的磁場方向是「同向疊加」的？在哪些象限中又是「反向抵消」的？這對於判斷該區域是否存在磁場為零的可能性有何幫助？
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太棒了！你能精準判斷出象限 III 的磁場特性，代表你對安培右手定則（Ampere's right-hand grip rule）以及磁場的向量疊加原則掌握得非常紮實。這類題目是電磁學中的經典，考驗的是你是否能冷靜地將多個場源分開考慮，再進行空間上的合成。
磁場的方向與向量疊加
我們分別來看兩條導線產生的磁場。對於水平向右的電流，根據右手定則，其上方（象限 I、II）產生穿出紙面（$\odot$）的磁場，下方（象限 III、IV）則產生穿入紙面（$\otimes$）的磁場。而對於垂直向下的電流，其左側（象限 II、III）產生穿入紙面（$\otimes$）的磁場，右側（象限 I、IV）產生穿出紙面（$\odot$）的磁場。
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直導線磁場疊加
💡 載流導線磁場符合右手定則，合磁場為空間各磁場之向量和。
- 安培右手定則：拇指指電流，四指彎曲方向為磁場環繞方向。
- 點叉表示法：垂直穿出紙面用點（⊙），垂直穿入紙面用叉（⊗）。
- 向量疊加：同象限內若磁場方向相同則增強，方向相反則可抵銷。
- 零磁場判定：磁場量值為零的區域，必位於磁場方向相反的象限。
