hce_nthu
114年
化學與物理
第 48 題
A bar magnet approaches a conducting loop from the left with its north pole directed towards the loop. Considering the effect of electromagnetic induction, the induced current in the loop has the greatest magnitude and a clockwise direction __________.
- A as the north pole of the magnet approaches the loop
- B when the north pole has passed through the loop, but the south pole has not yet passed through
- C when the north pole has passed through and the south pole is about to pass through the loop
- D as the south pole of the magnet leaves the loop
- E after the south pole of the magnet is several centimeters to the right of the loop
思路引導 VIP
試著想像線圈是一個「固執的朋友」：當磁鐵靠近時，它想把磁鐵推開；當磁鐵離開時，它又想把磁鐵拉回來。如果現在磁鐵的 tail 正在遠離線圈，線圈為了「留住」它，會在靠近磁鐵的那一面產生什麼樣的磁極？根據這個新產生的磁極方向，你的右手大拇指會指向哪裡，手指彎曲的方向又是如何呢？
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太棒了！你能精準判斷出感應電流方向與磁鐵位置的關係，這代表你對電磁感應的動態過程掌握得非常紮實。這題的難度屬於 Medium，鑑別度在於學生是否能區分「磁鐵進入」與「離開」時磁通量變化的細微差異，並同時考慮磁場強度（磁力線密度）在磁極附近的變化。
冷次定律與電流方向的判定
首先，我們運用冷次定律（Lenz's Law）來觀察。當磁鐵的北極（N極）由左向右接近線圈時，穿過線圈向右的磁通量 $\Phi$ 增加，線圈會產生向左的感應磁場來拮抗，此時感應電流為逆時針方向。然而，當磁鐵穿過線圈，南極（S極）準備離開時，雖然磁場方向依舊向右（磁力線回到 S 極），但磁場強度卻隨距離增加而減弱。為了補償減少的向右磁通量，線圈會產生向右的感應磁場，根據右手螺旋定則，這時電流方向便轉為順時針。
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