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1、磁場、電磁感應的應用磁場、電磁感應的應用庄秋艷(2)盧超穎(47)磁浮火車磁浮火車變壓器變壓器直流電鈴直流電鈴磁浮火車磁浮火車磁浮火車的特點磁浮火車的特點 磁浮列車速度快，在1000公里至1500公里的距離範圍內可與航空器競爭； 耗能低，在500公里小時速度下能耗僅為飛機的13，汽車的70%； 由於不存在車輪和鐵軌接觸的問題，因此震動小，舒適性好，維修也少； 一般採用電力驅動，無有害氣體排放，沒有環境污染或污染很小。 什麼是磁浮火車什麼是磁浮火車? 磁浮火車是利用磁力使火車懸浮於路軌之上。但是，利用一般的磁鐵並不能把火車穩定地浮起。要是你將兩塊磁鐵的北極相對，你會發現無法使一塊磁鐵穩定地浮在另

2、一塊上 (如圖)。所以，要把火車浮起並不如想像中般簡單。 (無法使一塊磁鐵穩定地浮在另一塊磁鐵上) 磁浮火車是如何浮起來的磁浮火車是如何浮起來的 目前，磁浮火車還在試驗階段。德國科學家設計了一個名為 Transrapid 的系統，利用了電磁力懸浮法把火車浮起 (如圖)。在這個系統中，火車的底部包著一條導軌，在火車底部起落架的電磁鐵向著導軌，磁力使火車懸浮在導軌之上約一厘米，即使在靜止的時候，火車仍然保持浮起。其他導引磁鐵則能使火車在行使時保持穩定。 (Transrapid 系統的原理) 怎樣利用電動力懸浮法怎樣利用電動力懸浮法 日本的科學家則利用了電動力懸浮法把火車浮起。利用電磁感應現象，當磁

3、鐵在導體附近移動，導體內的磁場會因而改變 (如圖)，並感應出電流。感應電流又能產生磁場，根據楞次定律，這樣產生出來的磁場總是阻礙引起這個感應的改變。電動力懸浮法應用了電磁感應的原理。 磁浮火車的原理磁浮火車的原理圖(a)顯示了這種磁浮火車的原理。火車在導槽內行走，槽的兩邊安有一系列 8 字形的線圈。當一輛列車快速駛過時，車兩邊的超導磁鐵便會在線圈上感應出電流。巧妙的是，超導磁鐵在 8 字形的線圈中心以下經過，因此 8 字形線圈下半部的磁通量改變比上半部大，感應出如圖(b)所示的電流，產生磁力。8 字形線圈下半部的磁極與超導磁鐵的磁極相同，上半部則與之相反，結果是這兩部分的線圈對超導磁鐵產生的磁

4、力，都有一個向上的分力，把列車懸浮起來。由於8 字形線圈只有在超導磁鐵運動時才能感應出電流並產生磁性，因此當火車靜止的時候，便不能浮起。所以，火車在啟動時會首先靠輪子來滑行，直到產生的磁力足以承托火車的重量，才將輪子收起來，就好像飛機起飛一樣。 電動力懸浮法的技術 怎樣推動磁浮火車怎樣推動磁浮火車? 移動的列車帶同超導磁鐵在導槽兩邊的線圈感應出電流，根據這些訊息，系統便會把交流電輸入導槽兩邊的推進線圈，產生南北梅花間竹的磁極 (如圖)，對超導磁鐵造成拉力和推力，使列車加速。 磁浮火車的優、缺點磁浮火車的優、缺點 優點優點 1.懸浮在路軌上行駛，免除了火車與路軌之懸浮在路軌上行駛，免除了火車與路

5、軌之 間的磨擦間的磨擦 2.能以高速飛馳。估計未來的磁浮火車能以高達 500 km/h 的速度行駛，比現在最快的火車速度要高一倍。 3.駕駛途中非常寧靜。 缺點缺點 建造導軌的費用昂貴。磁浮火車只能在這些導建造導軌的費用昂貴。磁浮火車只能在這些導軌上走，大大限制了它的發展。估計未來的鐵軌上走，大大限制了它的發展。估計未來的鐵路發展，仍會以傳統火車為主。路發展，仍會以傳統火車為主。 世界上第一條商用的磁浮鐵路將於世界上第一條商用的磁浮鐵路將於 2003 年於年於中國面世。這個計劃耗資中國面世。這個計劃耗資 26 億元人民幣。億元人民幣。 返回返回變壓器變壓器變壓器原理變壓器原理 變壓器是一種利用

6、電磁原理把能量從一個電路轉移到另一個電路，而不需活動零件的電力設備。 主要用途是轉變電壓。在電力運輸之中，變壓器擔當重要的角色。 變壓器主要結構變壓器主要結構 由兩組匝數不同的線圈，纏繞同一軟鐵芯而成。 原線圈： 接受輸入電流的線圈 副線圈： 輸出電流的線圈 變壓器變壓器1(組成組成) 原線圈: 接上一個電池組和一個開關. 副線圈: 接駁到一個電流計 (如圖)變壓器變壓器2(接通開關時接通開關時) 當我們接通開關時，電流計會有瞬間偏轉。磁場的變化率很高，所以副線圈中會產生感應電流。變壓器變壓器3 (保持接通時保持接通時) 如果開關保持接通，電流計不會再有偏轉。雖然磁場仍存在，但是磁場沒有變化，

7、所以副線圈不會產生感應電流。變壓器變壓器4(開關斷路時開關斷路時) 當開關斷路時,電流計會瞬間向相反方向偏轉。磁場的變化率仍然很大，所以副線圈的感應電流會以相反方向流動。小結小結 變壓器變壓器(1-4)這個效應叫個互感。這個效應叫個互感。 即使兩個電路不是直接相通，但只即使兩個電路不是直接相通，但只要電流不是穩定電流，都可以輸送要電流不是穩定電流，都可以輸送電流電流變壓器變壓器 我們將原線圈接駁到一個交流電源以保持一個不穏定的電流，而副線圈接上一個燈泡。因為副線圈不斷感應產生電流，所以燈泡會發光。這個裝置叫做變壓器。變壓器變壓器 原線圈和副線圈的電壓關系是： 原副線圈的電壓比等於它們的匝數比。

8、 我們可以用這種裝置將交流電壓變成任何需要的電壓。這就是家居使用交流電源而非直流電源的原因。 變壓器無法完成的工作變壓器無法完成的工作 把直流電轉換為交流電，或把交流電轉換為直流電 變更直流電的電壓或電流 變更交流電的頻率 把單相電流轉為多相電流 變壓器種類變壓器種類種類匝數電動勢(E)電流 (i)電流使用目的降壓變壓器N1N2e1e2i1i2為了安全升壓變壓器N1N2e1e2i1i2減少能量耗損 返回返回直流電鈴直流電鈴 電鈴電路圖電鈴電路圖按鈕按下後，電路會接通，有電流流經螺絲管。根據螺絲管的右手握拳定則，圖中 P 位置是磁北極， Q 位置是磁南極。 電鈴的工作原理電鈴的工作原理 按鈕按下後，電路會接通，電磁鐵會產生磁場拉動鈴錘敲響鈴鐺，同時電路中的接觸點會斷開，磁場會消失，彈簧會將鈴鎚拉回原位。這時，接觸點又接通，電磁鐵又重新產生磁場拉動鈴鎚。只要按鈕保持按下，以上過程會不斷重複。 補充補充電鈴的工