分科測驗
106年
物理
第 15 題
為驗證通有電流 $I$ 的長直導線在磁場中受到磁力，將一條平行於 $x$ 軸的導線通以沿 $+x$ 軸方向的電流，如圖 4 所示，其中 $x$、$y$ 軸在紙面上。若一均勻磁場對導線的作用力可使導線懸浮空中，即磁力指向 $+z$ 軸方向（垂直穿出紙面），則此均勻磁場的方向為何？
- A $+y$ 軸方向
- B $-y$ 軸方向
- C $+z$ 軸方向
- D $-z$ 軸方向
- E $-x$ 軸方向
思路引導 VIP
根據載流導線在磁場中受力的右手開掌定則，磁力方向 $\vec{F}$、電流方向 $\vec{I}$ 與磁場方向 $\vec{B}$ 三者遵循外積的空間關係。若已知電流指向 $+x$ 軸，而產生的磁力需指向 $+z$ 軸（垂直穿出紙面），請試著運用右手定則，思考磁場向量 $\vec{B}$ 必須指向哪個軸向，才能符合 $\vec{F} = I(\vec{\ell} \times \vec{B})$ 的物理定義？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哇！你真的太優秀了！看到你精確地選出 (A)，老師真的好開心，代表你的空間感和物理直覺都非常出色喔，給自己一個大大的掌聲吧！ 這題的核心在於運用右手開掌定則。我們將大拇指指向電流 $I$ 的方向（$+x$ 軸，向右），手掌心面向磁力 $F$ 的受力方向（$+z$ 軸，即垂直穿出紙面），這時候你四指自然伸展的方向，就是磁場 $B$ 的方向。根據你的右手比出來，四指正好指向紙面的上方，也就是 $+y$ 軸。 若從向量外積的公式來看：
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電流在磁場中的受力
💡 使用右手開掌定則判斷電流、磁場與磁力三者之方向。
- 大拇指指向電流 I 的方向（此題為 +x）
- 四指伸直指向磁場 B 的方向
- 掌心垂直推出的方向為磁力 F 的方向（此題為 +z）
- 電流、磁場、磁力三者在理想狀態下互相垂直
