科别物理科组别国中组作品名称电磁感应－无接点充电关键词.PDFVIP

科 別：物 理 科 組 別：國 中 組 作品名稱：電磁感應－無接點充電 、 無接點充電、 電磁誘導 關 鍵 詞： 電磁感應 編 號：030114 學校名稱： 臺北市立仁愛國民中學 作者姓名： 吳宗哲、黃泰翰、羅喬嶽 指導老師： 陳家順、劉秀娟 摘要： 本件作品主要是由目前必威体育精装版穎的一種充電方式──無接點充電──出 發。先了解其基本原理──電磁感應，再應用此原理，使用可發出電磁波之 裝置，搭配感應線圈，產生感應電動勢。之後並探討各種變因對此裝置輸出 之影響，設法找出其最佳情形，同時利用此原理尋找生活週遭之電磁波來 源。最後，利用此裝置之原理，實際作出生活化之成品，與傳統發電方式加 以比較，再思考此種發電方式之優缺點與未來發展應用方向，對此裝置加以 改進。 二 、研究動機： 有一天，看到弟弟把沒電的電動牙刷放到充電座上，立即有源源不斷 的電流輸入，這使我心中發出了偌大疑問：為何充電器與牙刷間，沒有任 何線路、接點，也能夠傳遞電流？ 三、研究目的： （一） 無接點充電器的基本電路了解及建立。 （二） 探討影響充電器輸出的因素。 （三） 深入探討電磁感應內容。 （四） 自製充電器的應用。 四、文獻探討： 我們經過網路搜尋及相關書籍閱讀後，了解無接點充電之原理是由電 磁波與線圈產生感應電流。 1 查閱與電磁學之有關資料後，我們得知： (一)電磁感應：當一封閉線圈中的磁力線數有變化時，導線上會產生電流， 此種現象稱為電磁感應。 (二)法拉第電磁感應定律： 1.電路中所產生感應電動勢的大小，等於單位時間內通過線圈中磁力 線數目的總變化量。 2.感應電動勢的方向乃在抵抗磁力線數變化之方向，即感應電動勢的 方向係用來產生一感應電流因而產生一感應磁場，藉以阻止線圈中 磁力線數目的改變。(冷次定律) (三)電磁波：假想有一根直立的金屬棒，上下兩端加上電位差使得電子朝向 正電位端加速，而另一端由於缺少電子而帶正電。這樣的電流會在四周 空間形成磁場，若電位差隨時間變化，則產生的磁場也會隨時間變化。 磁場隨時間變化則由法拉第定律會在四周形成感應電場。 而這些電場 也會隨時間再度變化，於是這些電通量的變化又導致四周形成磁場。如 此交互循環，交流變化電場感應交流變化磁場，而交流變化磁場再感應 交流變化電場，於是就形成電磁波，向外輻射出去。 (四)渦電流：當金屬塊處在變化的磁場中或相對於磁場運動時﹐金屬塊內部 會產生感應電流。此金屬塊形成一圈圈的閉合電流類似流體中的渦旋﹐ 稱為渦電流。 (五)電磁爐之原理: 電磁爐是一種利用電磁感應使電磁能量轉換成熱能的家 2 電用品。假如我們把一根磁鐵棒對著一塊銅板，然後平行移動磁鐵棒， 則銅板即會感應出有如漩渦狀的電流。這漩渦狀的電流由電磁感應現象 而來。銅板上正對磁鐵棒的表面，由於磁鐵棒的移動使得該處的磁通量 發生變化，因而感應出有同心圓圈狀的渦電流。尤其使用交流電時，電 流交互變化迅速，以致於電流產生的磁場也快速交互變化，當有導體置 放於此交互變化的磁場中時，導體上通過的磁通量也跟著快速交互變 化，因而更能顯著的感應出漩渦狀的電流，如下圖所示。 圖(一):電磁爐原理之示意圖 (六)焦耳熱:電子流過金屬導體中原子的空隙時，震動了導體中的原子而使 其溫度上升，這種由於電流的流動，在導體內產生的熱，就稱為焦耳熱。 五、研究設備及器材： 電動牙刷充電座、PHS 手機充電座、SW750 ；SW500(用來測電磁波之頻率 電流大小 電壓) 、Data Studio 數據處理軟體、筆記型電腦一臺、漆包線(33 號和0.5mm) 、數