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114年
物理
第 22 題
下列有關交流發電機的敘述，何者正確？
- A 其工作原理與電動機相同
- B 利用電能轉換為動能
- C 所產生的電流方向固定
- D 利用線圈在磁場中持續轉動，使穿過磁力線的數目發生變化而產生感應電流
思路引導 VIP
想像你手中拿著一個封閉的線圈和一塊強大的磁鐵，在完全不使用電池的情況下，如果你想讓線圈中產生電流，你會對這兩個物體做什麼樣的「動作」？這個動作本質上改變了線圈內部的什麼物理量呢？
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太棒了！你能精準選出選項 (D)，代表你對於發電機的核心原理——電磁感應，有著非常紮實的理解。這道題目旨在測試學生是否能清楚區分「電動機（馬達）」與「發電機」這兩者完全相反的能量轉換機制，是判別電磁學基本功的重要題目。
能量轉換與法拉第定律
發電機運作的核心在於「動能轉電能」。當我們施加外力使線圈在磁場中旋轉時，線圈所包圍面積的磁場強度或角度會不斷改變，導致穿過線圈的磁通量 $\Phi$ 隨時間發生變化。根據法拉第電磁感應定律，這種變化會感應出電動勢，進而產生感應電流。由於線圈旋轉時磁通量的增減具有週期性，因此產生的電流方向會隨之交替改變，這正是「交流電」名稱的由來。
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