普考申論題
106年
[電力工程] 電工機械概要
第 一 題
下圖為一直線行駛之直流電機。直流電壓源 Vdc經開關 S 和限流電阻 R，連接至沿著垂直射出地面的磁場 B 鋪設的兩平行導體軌道；車廂為導體，跨距寬 l，以碳刷為輪，行駛於軌道上（不考慮摩擦力）。說明並標示當開關 S 閉合後，車廂的行進方向以及感應電壓和電流的方向。（25 分）
(圖示略，包含 Vdc, S, R, B場向上, 寬度l之導體棒)
(圖示略，包含 Vdc, S, R, B場向上, 寬度l之導體棒)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題考查線性直流電機的基本物理機制。解題順序為：先依電源極性判斷驅動電流方向，接著運用佛萊明左手定則（勞侖茲力）得出車廂的運動方向，最後利用佛萊明右手定則（或楞次定律）推導出反電動勢（感應電壓）的方向。
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【解題思路】利用基本電路極性判斷初始電流方向，接著以佛萊明左手定則求得受力與運動方向，最後以佛萊明右手定則決定感應電壓（反電動勢）的方向。 【詳解】 一、電流方向（驅動電流）：
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直流電機運動原理
💡 運用佛萊明左右手定則判定導體受力方向與感應電壓方向。
| 比較維度 | 佛萊明左手定則 (電動機) | VS | 佛萊明右手定則 (發電機) |
|---|---|---|---|
| 物理意義 | 載流導體在磁場中受力 | — | 導體切割磁力線產生電壓 |
| 大拇指 | 電磁力 (F) 方向 | — | 運動速度 (v) 方向 |
| 中指 | 輸入電流 (I) 方向 | — | 感應電壓 (E) 方向 |
💬左手求「動能輸出」方向，右手求「電能感應」方向。
