G14　電學及電磁學廳

有些材料棒的導電能力較好，是因為某些材料能更有效地傳導電力。一個好的導電體可以讓電流很容易地通過，而絕緣體不能被電流通過是因為沒有自由電子的緣故。

通過轉動線圈，U型磁鐵南北兩極之間的磁力線會被線圈切割，令線圈內的自由電子發生定向移動而產生電流。

永磁體（如磁鐵）與線圈發生相對運動時，線圈周圍的磁場因而發生變化，線圈的自由電子發生定向移動而產生電流。

半球形托盤下的裝置會產生一個旋轉磁場。金屬蛋在旋轉磁場中會感應產生渦電流，此電流所產生的力最終驅使金屬蛋與磁場一同旋轉。
此裝置與尼古拉·特斯拉的「哥倫布蛋」實驗非常相似，他透過這個實驗展示交流電動機的原理，但他所設計的裝置則是使用四組線圈及兩相交流電源。真實的交流電動機則是使用鼠籠式或繞線式的轉子，來取代金屬蛋的位置。

鐵球加速的力量，來自圍繞環形軌道的多組線圈所產生的磁力，當鐵球接近線圈時接通該線圈的電流，通過線圈的瞬間切斷電流，讓鐵球借助慣性沿軌道前進，並受到另一線圈的吸引再次加速，線圈砲也應用了相同的原理，將磁性子彈拋射至遠處。
在本展品中環形軌道及線圈可以看成是屈折成圓環的線圈砲，鐵球可以在其中反覆經過同一組線圈從而獲得更大的速度。

人體可以導電。電流透過人體從一個金屬觸點流向另一個金屬觸點，接通了展品內的低壓電路，再驅動電壓較高的另一組電路以啟動電漿球。通常人體可接觸的電壓不高於36伏特，電流小於0.03安培，而金屬觸點的電壓遠低於此安全電壓，所以不會觸電。但是家用電器使用的220伏特交流電卻是可以致命，所以用電需注意安全，免生危險。

當電流通過導線後，產生磁場，電流方向改變，磁場方向亦隨之改變。

導線以螺旋狀纏繞，磁場集中在螺旋線圈的內側，其磁力線之分佈就像一根永久磁棒一般。
在螺旋線圈內側，放入鐵磁性材料製成的棒子(如：鐵棒），線圈內的磁場會增強，與鐵棒一併形成電磁鐵。

磁鐵的周圍有磁場，放置在磁場中的導線通電後產生力。
改變電流方向，作用力的方向也會隨之改變，此變化之作用力能使導線擺動。

當大小和方向都發生週期性變化的交流電通過導線後，磁鐵所產生的磁場作用於通電導線的力亦隨之變化。
這一持續變化的作用力以導線振動的形式而被外界感知。

當大小和方向都發生週期性變化的交流電通過導線後，管內小磁鐵的磁場受到影響，導致小磁鐵持續跳動起來。
若改變交流電電流頻率，你會發現在低頻率電流下，小磁鐵的跳動較少，反之亦然。

當交流電流過導線後，產生磁場，當導線移至線圈周圍時，線圈會產生感應電流，從而點亮燈炮。當導線離開線圈後，燈泡隨之熄滅。

選擇科學家認識他們的生平及科學貢獻。

當磁鐵降低到一定高度時，鐵鏈受到磁鐵的吸引，會跳起並吸附在磁鐵上。當磁鐵高度大於鐵鏈長度時，鐵鏈會脫離開磁鐵，但鐵鏈並不會馬上掉落，此時磁力通過分佈於磁鐵附近空間中的磁場繼續起作用，所以即便鐵鏈與磁鐵完全不接觸，只要它們之間的距離不太遠，鐵鏈仍會被磁鐵吸引而站立在空中。磁鐵廣泛應用於電動機、發電機、磁懸浮、核磁共振等領域。

導體上電荷的分佈與其表面的彎曲程度有關，導體表面突出和尖銳的地方，電荷的分佈比較密集，因此其附近的電場強度也特別強。安裝於底座上的兩個電極，一個接高壓，另一個接地極，在高壓電極通電時，隨著接地極的旋轉，兩根尖針逐漸靠近，在強電場的作用下，尖端附近的空氣被電離，從而產生尖端放電現象。有時我們要避免尖端放電現象的發生，如高壓設備的金屬元件要做成光滑的球面防止尖端放電。另一方面也可以利用尖端放電現象製作避雷針，不斷地放電，避免電荷的大量積累，達到避雷的目的。

轉動手輪帶動發電機轉子轉動，電流錶上的指針隨之擺動。轉子處於磁場中，做切割磁力線運動，從而在閉合回路中產生出感應電流，供給電路中的用電設備使用。隨著接入電路中用電設備的增加，負載所需要的電流也相應增加，同時增加了發電機轉動時的阻力，因此能感受到用電負荷最多時轉動手輪最吃力。

磁性液體又稱鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，是由直徑為納米量級(10納米以下)的磁性固體顆粒、基載液以及介面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。該液體在靜態時無磁性吸引力，當外加磁場作用時，才表現出磁性。

磁力線即磁感應線，也稱磁感線，是用來直觀地圖示磁場分佈的虛構有向曲線。磁感線密集的地方磁場較強，稀疏的地方磁場較弱。鐵片在磁場的作用下，會被磁化而受到磁力作用，呈現一定的排列分佈性，這就可以形象地表現磁場中磁力線的分佈。磁鐵轉動時，磁鐵的磁場方向發生變化，磁力線也隨之變化，因此鐵片的位置也隨之改變。

線圈在磁場中旋轉時，導線切割磁力線會產生感應電動勢。單相交流發電機只有一組線圈，只能產生單相交流電，其電壓的頻率與旋轉速度相關。

電動機的工作原理是建立在電磁感應定律、歐姆定律等基礎上。我們向電樞繞組兩端通入直流電壓，這將在繞組中產生直流電流，此電流在定子磁場中受安培力作用，繞組將沿圓周方向位移，方向可用左手定則確定。由此安培力連續作用進而產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。

電磁炮是利用電磁發射技術製成的一種先進動能殺傷武器，是利用電磁作用力驅動炮彈達到高速運動的裝置。

炮管內設置線圈，控制系統將採集各級線圈入口的傳感器信號，並向對應線圈通以脈沖電流，隨後在線圈中產生較強的脈沖磁場，該磁場將吸引鐵磁材質的炮彈向前運動，且每經過一級線圈，鋼球就被加速一次，最終使其達到射擊目標所需的動能。

只要通上電，鋁環就會跳起來。鋁環之所以能跳起來，是由於電容器放電，放電時瞬間產生了強電流。因此，線圈就產生了磁場。由於電磁感應，會使鋁環中產生感應電流。根據楞次定律，感應電流會產生一個與線圈磁場方向相反的磁場。這就相當於兩個同性磁極相互靠近，發生排斥作用，所以鋁環就跳了起來。

鋁環到達一定高度後，磁力與重力達到動態平衡狀態，稍下落靠近時，兩個同性磁極相排斥，稍上升分離時，兩個異性磁極相吸引，鋁環就在平衡位置輕微振動，保持懸浮狀態。

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線圈在磁場中旋轉時，導線切割磁力線會產生感應電動勢。三相交流發電機有三個繞組，它們在空間位置上互相差120°。由於三個線圈在磁場中以相同速度旋轉，所以三相電的電壓頻率相同，相位各相差120°。

直流發電機的工作原理是把電樞線圈中感應產生的交變電動勢，通過換向器使之從電刷端輸出時變為直流電動勢。

電路就像是一條由電線構成的高速公路，能讓電子流過。電池或其他電源會產生電壓使電子移動。這些移動的電子為燈泡、計算機和其他電子設備提供運作所需的能源；「電路」就像一個「圓圈」，導電必須由電源連接到需要供電的設備然後再接回電源，這樣電子才能流經圓圈或電路。

磁鐵是具有磁場並會吸引鐵等物質的物體，磁鐵有兩個磁極，分別為北極（N）和南極（S），兩塊磁鐵是同極相拒，異極相吸。磁鐵在現代生活中有許多用途。