一開始我們先來看段實驗動畫 不知道你看完後 有發現影片中兩條導線如何變化呢？ 在解答前 我們先回憶之前所學 第一點 載流長直導線所產生的磁場 如畫面所示 第二點 而磁場方向 是利用安培右手定則得之 第三點 載流導線在磁場中受力 受力方向可以用右手開掌定則找出 我們再看這個實驗動畫 導線間的變化又是如何呢？ 從剛剛的實驗動畫 我們可以發現兩個平行載流長直導線 會有相吸與相斥的情況 我們來研究一下為何有這種情況？ 我們看到有一根長直載流導線 電流方向向上 假設編號為第1號 因為我們知道導線周圍會產生同心圓狀的磁場 此時 再放編號2的載流導線進來 電流向上 而且兩導線平行 因此我們可以看到 2號導線受到1號導線向螢幕內磁場的影響 單獨看2號導線 可以利用右手開掌定則 知道此導線受到向左的力 同理 我們研究1號導線時 2號導線也會對1號導線產生螢幕向外的磁場 此時對1號導線使用右手開掌定則 就可以得到它受到向右的作用力 因此我們可以發現 兩平行載流導線電流同方向時 導線會相吸引 既然導線會受力 我們就來猜猜力的大小和哪些因素有關 在圖上我們可以猜出 和力大小有關的物理量 應該有導線的長度L 通過兩導線的電流大小I1與I2 兩導線的距離r 先研究2號導線的受力 1號導線會產生磁場 並通過2號導線 在之前 我們學過長直導線產生的磁場 和本身電流是正比關係 又磁力大小與磁場也是正比關係 因此我們可以猜出 力應該和電流成正比 兩導線距離部分 因為距離愈遠 導線產生的磁場會愈小 加上之前載流導線磁場公式 可以知道力和距離是呈反比關係 另外比較特別的是 由實驗可以發現 2號導線自己的電流I2愈大 受力也愈大 而且也是正比關係 最後導線長度部分 因為導線的每個部分都在受力 因此長度愈長 導線受力也愈大 由上面的分析 我們大概可以分析出 兩平行載流導線受力大小 如畫面所示 我們來思考一下這個問題 在前面我們已經知道 兩平行載流直導線受力的關係 如畫面所示 這式子和實驗結果都是一樣的 不過此式子只是正比關係 有沒有更精準可以寫成等號關係式呢？ 答案是有的 從圖中我們研究導線1 可以看到導線2在導線1產生的磁場量值為第一式 又因為在導線1上 長L線段所受的力為第二式 因此 將第一式帶入第二式 可以得到導線1所受的磁力為第三式 但是 導線長度愈長 所受的力愈大 為了公平 我們只取單位長度所受的力 因此將第三式除以L得到第四式 就可以得到單位長度導線所受到的力大小 那如果要知道導線2的受力呢？ 同學可以用同樣的方法 得到導線2的受力大小 仔細看看 兩導線的受力大小一樣耶 其實想想是合理的 因此1給2的力和2給1的力 是一對作用力與反作用力 大小當然會一樣 各位同學要注意 千萬不要背此公式 只要推導就可以知道此關係式 由上面的探討 我們可以知道 在看第一部實驗動畫 當電源接通時 兩導線會相吸的原因 就是兩導線通過「方向相同」的電流 而第二部實驗動畫中 兩導線相互排斥的原因 就是兩導線通過「方向相反」的電流 我們來思考一下這個問題 我們來整理今天學到的重點 1、平行載流導線間 如果電流同向 則兩導線互相吸引 同學們可以用「同」流「合」污來幫助記憶 同方向就會合在一起 因此如果方向相反 導線就會分開 2、平行載流導線受力的大小 可用公式推導出來 方向則可利用「右手開掌定則」得到 有了上面的觀念 我們來看一個有趣的問題 還記得以前學過國際單位制有7個基本單位嗎？ 它們是長度、時間、質量、溫度、電流、物量、光強度 其中的安培定義 曾經是用我們這單元所教的 在1948年國際度量衡大會 決議採用2條圓形截面積可忽略的極細無限長直導體 在真空中平行相距1公尺時 其每1公尺導體間 產生「二乘以十的負七次方」牛頓作用力時 其對應穩定的電流就是1安培 但是想一想 無限長與真空 在現實中是很難達到的事 2018年11月16日 第26屆國際度量衡大會 通過「修訂國際單位制」決議 如畫面所示 此定義於2019年5月20日世界計量日起正式生效 最後想一想 在日常生活中 我們常用電器的電線 也是兩條平行導線所組成 當導線通過電流時 會有相吸或相斥的現象嗎？ 歡迎留言分享你的想法喔 我們下次見囉 bye bye