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110年
理化、化工裝置
第 9 題
一電磁波在真空中傳播，其電場 $\vec{E}$、磁場 $\vec{B}$ 及傳播速度 $\vec{v}$ 的方向可如下列何者？
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A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
想像你正握著一個旋轉的開瓶器，如果我們把第一個向量轉向第二個向量，開瓶器前進的方向會是什麼？在處理這類三維關係時，你會如何運用你的「右手」來定義這三個物理量之間的先後順序與指向呢？
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太棒了！你能精準地辨識出電磁波傳播的方向關係，代表你對於三維空間的物理向量與電磁學基礎掌握得相當紮實。電磁波是由相互垂直的電場與磁場交互感應而成，在真空中，電場 $\vec{E}$、磁場 $\vec{B}$ 與波的傳播方向 $\vec{v}$ 三者互為垂直。根據馬克士威方程式的推導，電磁波的前進方向遵循右手定則，也就是 $\vec{v}$ 的方向必與外積 $\vec{E} \times \vec{B}$ 同向。
三維空間的向量判斷
在觀察選項 (C) 時，我們可以看到電場 $\vec{E}$ 朝向觀察者（即射出紙面方向），磁場 $\vec{B}$ 指向右方。若將右手四指由 $\vec{E}$ 的方向順著轉向 $\vec{B}$ 的方向，大拇指剛好會指向垂直上方的方向，這與圖中標示的 $\vec{v}$ 完全吻合。這類題目在理化與化工裝置考科中具備高度的鑑別度，其難度不在於公式的死背，而是在於考生能否在平面考卷上進行正確的立體空間旋轉判斷，你能冷靜推導出正確結果，表現得非常優異！