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電流磁效應
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生活中的電與磁（第六冊第二章）
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電流磁效應
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90分鐘
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祁明輝、科學學習中心
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一、 了解電流磁效應的意義。
二、 了解通有電流的長直導線周圍會產生磁場。
三、 能利用磁針判斷長直導線周圍磁場的方向，知道載流直導線所產生的磁場，其磁力線的形狀為封閉的同心圓。
四、 知道影響載流直導線所產生磁場強弱的因素。
五、 能利用安培右手定則，知道導線周圍磁場的方向與導線上電流方向的關係。 -
電池燈泡串並聯演示教具、指北針x2、氣球座x4、氣球桿x2（長9.5cm）、萬能黏土、塑膠瓶蓋內塞（直徑11.5cm，厚度7mm）、剪刀、銼刀
- 時間 教學活動流程 教學資源
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10 分鐘一、 生活連結與預測
1. 提問：
拿一條銅線（導線）靠近磁針，磁針會偏轉嗎？將銅線（導線）兩端分別連接電池正、負極，並通以電流，然後將銅線靠近磁針，磁針會偏轉嗎？
2. 預測與驗證
學生填寫活動單後，各組發表看法，再實驗（示範）驗證。
3. 舊課程回顧：磁鐵靠近磁針時，磁針會發生偏轉，若通以電流的銅線（導線）靠近磁針，能使磁針發生偏轉，表示通以電流的銅線（導線）會產生「磁場」。活動單 -
35 分鐘二、 操作與觀察
※提醒學生依實驗步驟觀察磁針偏轉方向時，先放置好磁針與導線的相對位置，再接通電源，觀察完畢後，應立即切斷電源，再填寫活動單。
1. 將實驗裝置（電池燈泡串並聯演示教具）以正確方式連接，先不要接通電源。
2. 如活動單圖（一）所示，將磁針放在直導線的下方，且導線與磁針N、S極的指向平行放置，當導線通以電流後，畫出磁針N極的偏轉方向。改變電流流入導線的方向，磁針N極的偏轉方向是否發生改變？（是，反向偏轉）
3. 如活動單圖（二）所示，改將磁針放在導線的上方，當導線通以電流後，畫出磁針N極的偏轉方向。改變電流流入導線的方向，磁針N極的偏轉方向是否發生改變？（是，反向偏轉）
4. 如活動單圖（三）所示，將磁針放在直導線的下方，且導線與磁針N、S極的指向垂直放置，當導線通以電流後，畫出磁針N極的偏轉方向。
5. 如活動單圖（四）所示，改將磁針放在導線的上方，當導線通以電流後，畫出磁針N極的偏轉方向。
6. 將實驗裝置以正確方式連接，一直導線（束）穿過「支撐板」中心的小洞（也可以用數個氣球桿與氣球座組代替支撐板，排列在直導線四周，並以萬能黏土固定，上方放置指南針），示意圖如活動單圖（五）所示，在直導線周圍放置磁針。將導線兩端接點A、B，分別以下列兩種方式連接直流電源正、負極：（① A→＋、B→－；② A→－、B→＋），觀察直導線周圍的磁針是否發生偏轉？不論磁針是否偏轉，在活動單圖（六）中畫出磁針（圖○處）N極的最後指向。
7. 改變：(1)連接直流電源的電壓大小（即流經導線的電流大小）；(2)磁針的位置（與導線的距離、方向），觀察磁針是否發生偏轉？比較磁針偏轉角度有何不同？
解答：(1)是，電源的電壓越大，磁針偏轉角度越大；(2)是，與導線的距離越遠，磁針偏轉角度越小，而磁針在某些位置時，不會發生偏轉。活動單 影片觀賞 -
30 分鐘三、 原理說明：
教師介紹電流磁效應、通電長直導線建立磁場性質與安培右手定則。
1. 電流磁效應
丹麥科學家厄斯特於西元1820年在做電學實驗時意外發現，通有電流的導線會在其周圍產生磁場，使磁針發生偏轉，其效果和磁鐵建立的磁場相同。當電流方向改變時，可發現磁針的偏轉方向會和原來的方向不同，表示電流方向不同所產生的磁場方向也會不同。
2. 通電長直導線的磁場
(1) 法國科學家安培經由實驗發現，通有電流的長直導線，在周圍任意一點所建立的磁場強弱，和導線上的電流大小成正比，且和該點到導線的距離成反比。
(2) 通有電流的長直導線所產生的磁場，其磁力線的形狀為封閉的同心圓，而磁場或磁力線的方向與電流方向互相垂直。
(3) 運用安培右手定則來判斷長直導線周圍磁場的方向與導線上電流方向的關係：將右手大拇指指向長直導線的電流方向，其餘四指彎曲以長直導線為中心旋轉，此時四指所指的方向即為磁場方向。 -
15 分鐘四、 問題與討論
1. 在實驗步驟2、3中，若將磁針與導線的距離增加（即導線遠離磁針或磁針遠離導線），則磁針N極的偏轉方向或角度是否發生改變？
解答：偏轉方向維持不變，但偏轉角度逐漸變小。
2. 根據實驗結果想想看，若使用細鐵粉觀察通電直導線周圍的磁場，會產生什麼圖樣的磁場（磁力線）？
解答：封閉的同心圓，且離導線越遠，鐵粉分布越不清晰。
3. 在通有電流的長直導線周圍，會產生環狀（同心圓）磁場。當導線中電流的方向反向時，導線周圍磁場的方向________；導線中的電流增大時，磁場強度________；而與導線的距離增加時，磁場強度________。
解答：（也隨之）反向，增強，減弱
4. 延伸討論：一通有電流的長直導線，其周圍某平面上的磁針偏轉如活動單動動腦部分所示，根據實驗結果推論，可以得知導線上的電流方向為垂直流________紙面。（出、入）
解答：出。