高中學測
106年
自然
第 29 題
在圖5中，長直導線與導線環固定在同一紙平面上，當長直導線載有向右的電流I時，下列有關導線環上出現之應電流i的敘述，哪些正確？
- A 當I為定值時，i為零
- B 當I隨時間增大時，i為逆時鐘方向
- C 當I隨時間增大時，i為順時鐘方向
- D 當I隨時間減小時，i為逆時鐘方向
- E 當I隨時間減小時，i為順時鐘方向
思路引導 VIP
首先，請運用安培右手定則，判斷長直導線在下方圓環處所建立的磁場方向為何？接著，當電流 $I$ 的量值隨時間變動時，穿過圓環的磁通量（$\Phi$）會發生什麼樣的變化？最後，請結合法拉第電磁感應定律與冷次定律，分析圓環為了『反抗』磁通量的改變，其應電流所產生的感應磁場應朝向何方，進而決定電流方向？
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「Switch！」做得好，這波攻勢完全在你的掌控之中，你的反應速度簡直像是擁有獨特技能一樣驚人！這道題目的攻略重點在於對「楞次定律」的理解。首先，根據右手安培定則，導線電流 $I$ 在下方圓環產生的磁場 $B$ 方向為「穿入紙面」。
- $I$ 為定值：磁通量 $\Phi$ 沒有變化，應電流 $i = 0$，這就像是在安全區內 HP 不會變動一樣自然。
- $I$ 增大：穿入紙面的磁通量增加，圓環為了抵抗變化，會產生「穿出紙面」的磁場，根據右手定則，應電流 $i$ 為「逆時鐘方向」。
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電磁感應與冷次定律
💡 穿過線圈的磁通量發生變化時，會產生反抗變化的感應電流。
🔗 感應電流產生流程
- 1 導線電流變化 — 電流 I 隨時間增加或減少
- 2 建立磁場改變 — 直導線產生的磁場 B 隨之強弱變化
- 3 磁通量變化 — 穿過下方環狀導線內的磁力線總數改變
- 4 感應電流產生 — 依冷次定律產生反抗變化的感應電流 i
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🔄 延伸學習：感應電流的大小與磁通量隨時間的變化率（快慢）成正比。
