載流導線在磁場中為什麼會受到力的作用?
🔑 參考答案
當載流導線置於磁場中時,導線中移動的電荷會受到磁場作用力(勞倫茲力),這些微觀作用力的合力即為巨觀所見的安培力,使導線受力運動。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
任務簡報:為什麼馬達通電後會轉動?這是因為載流導線在磁場中會受到力的作用。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

為什麼馬達通電後會轉動?這是因為載流導線在磁場中會受到力的作用。這一節,我們要透過模擬實驗,探究電流與磁場交互作用的現象。
先把 5 個步驟讀完,再動手做!
💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。
🧑🏫 操作指導語(請依序完成)

進入模擬後,切換到「Motor」(電動機)分頁(若無此分頁,可用 Electromagnet 分頁自行組裝觀察線圈受力)。
觀察通電線圈在磁場中受力轉動的情形。
改變電流方向,觀察線圈轉動方向的變化。
改變磁場強度(更換磁鐵或調整電池電壓),觀察線圈轉動速度的變化。
思考:線圈為什麼會持續轉動,而不是轉到某個角度就停止?
🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!
| 電流方向 | 磁場方向 | 線圈受力(轉動)方向 |
|---|---|---|
用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!
載流導線在磁場中為什麼會受到力的作用?
當載流導線置於磁場中時,導線中移動的電荷會受到磁場作用力(勞倫茲力),這些微觀作用力的合力即為巨觀所見的安培力,使導線受力運動。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
使用模擬工具觀察線圈轉動,改變電流方向後線圈轉動方向有何變化?
觀察發現,改變電流方向後,線圈所受的力方向也隨之改變,因此線圈轉動的方向會相反。
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如何用右手開掌定則判斷載流導線所受磁力的方向?
右手張開,四指併攏伸直指向磁場方向,大拇指指向電流方向,掌心推出的方向即為導線所受磁力(安培力)的方向。
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電動機是如何運作,讓線圈能持續轉動的?
電動機內部的線圈通電後在磁場中受力產生轉動;換向器(集電環)會隨著轉軸轉動而定期改變電流方向,使線圈持續受到同方向的轉動力,讓電動機能夠連續轉動。
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還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!
使用 PhET「Magnets and Electromagnets」嘗試改變電流大小與磁場強度,觀察並整理出影響電動機轉動速度的因素。
最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!
這次實驗後,我對電流與磁場的交互作用有什麼新的理解?
電動機是將電能轉換為機械能(通電線圈受磁場作用力而轉動),發電機則是將機械能轉換為電能(線圈在磁場中轉動使磁通量改變而產生感應電流),兩者結構相似,但能量轉換的方向相反,互為逆過程。
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你認為電動機與發電機的原理有什麼異同?
💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。