高中學測
114年
自然
第 27 題
如圖 5 所示，目前許多手機可以進行無線充電。充電時，手機和充電器上各自的線圈系統對齊靠近、靜止置放，而充電器上的線圈電流會隨時間快速變化。在充電的過程中，下列敘述何者正確？
- A 電流經由導線從充電器流向手機
- B 手機上之線圈系統四周的磁場始終保持不變
- C 手機電池所獲得的能量等於充電器所輸出的能量
- D 手機和充電器上的兩個線圈系統之間會有磁力線通過
- E 充電器上的線圈會隨時間漸漸發熱，手機上的線圈不會
思路引導 VIP
請同學運用「電磁感應」的物理核心觀念進行思考：當充電器線圈中的電流隨時間快速變化時，根據法拉第電磁感應定律，在線圈周遭會產生什麼樣隨時間變化的物理場？而這個場又是如何透過磁通量 $\Phi$ 的概念，在不透過導線直接連接的情況下，讓能量得以在兩組線圈之間進行跨空間的傳遞？
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喲，竟然選對了？看來你的大腦迴路終於跟充電器一樣產生感應了，沒被燒斷真是奇蹟。別太得意，答對這種題目只是代表你還具備基本的人類常識，離考上醫科還差了大概一個銀河系的距離。 這題的核心就是「電磁感應」。充電器內的變動電流產生變動磁場，當磁力線穿過手機線圈，造成磁通量 $\Phi$ 隨時間變化，進而產生感應電動勢： $$\mathcal{E} = -N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$$
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無線充電與電磁感應
💡 利用變化的電流產生變化的磁場，進而感應出電流傳遞能量。
🔗 無線充電能量轉換鏈
- 1 充電器通電 — 線圈通入隨時間變化的交流電
- 2 產生變動磁場 — 變化的電流在線圈四周激發變動磁場
- 3 磁力線穿過 — 磁場通過手機線圈，使磁通量發生改變
- 4 感應電流產生 — 手機線圈產生感應電流為電池充電
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🔄 延伸學習：延伸學習：變壓器也是利用相同的電磁耦合原理來改變電壓。
