高中學測
107年
自然
第 30 題
📖 題組：
林同學為了同時觀察電流的磁效應與電磁感應現象，在水平桌面上安置甲、乙兩組電流迴路，其設計如圖 9 所示。甲迴路串接電壓固定之大電流的直流電源供應器 P 與開關 K，並在其中一段沿南北方向的長直導線正上方，置放一小磁針。該小磁針最初為靜止，其 N 極指向北方；乙迴路則串接一高靈敏度之檢流計 G，最初顯示的電流值為零。
林同學為了同時觀察電流的磁效應與電磁感應現象，在水平桌面上安置甲、乙兩組電流迴路，其設計如圖 9 所示。甲迴路串接電壓固定之大電流的直流電源供應器 P 與開關 K，並在其中一段沿南北方向的長直導線正上方，置放一小磁針。該小磁針最初為靜止，其 N 極指向北方；乙迴路則串接一高靈敏度之檢流計 G，最初顯示的電流值為零。
該同學開啟電源供應器 P，先按下開關 K 接通甲迴路一段時間，然後再將乙迴路以等速度向東拉離甲迴路，則在乙迴路被拉離一小段距離的過程中，應可觀察到哪些現象？（應選 2 項）
- A 小磁針N極回復指向北方不動，檢流計G也一直顯示有電流通過
- B 小磁針N極的方向為北偏東，檢流計G一直顯示有電流通過
- C 小磁針N極的方向為北偏東，檢流計G一直顯示電流值為零
- D 流經檢流計G的電流方向為由南向北
- E 流經檢流計G的電流方向為由北向南
思路引導 VIP
當甲迴路接通穩定電流後，根據安培右手定則，長直導線在上方小磁針處產生的磁場方向為何？當此磁場與地磁疊加後，磁針指向會如何變化？接著，當乙迴路向東『遠離』電流源時，穿過乙迴路平面的磁通量 $\Phi$ 會如何改變？請試著運用冷次定律 (Lenz's Law) 判定感應電流的方向以抵抗此磁通量的變化。
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能順利選出 (B) 和 (E)，代表你對電磁學中「電流磁效應」與「電磁感應」這兩大核心概念的整合運用非常純熟。這題在學測中屬於中等偏難的整合題，難點在於必須連續判斷兩次磁場方向，並考慮動態的磁通量變化，你的邏輯非常清晰！
電流磁效應與磁針偏轉
首先看甲迴路，電流由電源 $P$ 的正極（右側）流出，經過右方長直導線時方向向北。根據右手螺旋定則（Right-hand grip rule），導線產生的環形磁場在導線「正上方」是指向東方的。此時磁針同時受到向北的地磁與向東的電流磁場作用，合磁場會指向東北方，因此小磁針 N 極會維持在北偏東的方向，這驗證了選項 (B) 的前半部。
▼ 還有更多解析內容