
提到「冷次定律」,許多人可能都認識,但是,對於冷次定律的意義與用法,或許存有許多似是而非的誤解。諸如:「冷次定律」與「法拉第定律」的關係為何?「冷次定律」所謂的“抵抗”,所指的究竟為何?透過常見的「磁煞」(magnetic damping)現象,讓我們深入探討「冷次定律」的究竟。
小試身手
以下問題,不考慮空氣阻力及磁鐵與管子間的摩擦力
圖一、磁鐵賽跑
圖二、磁煞現象演示
1. 將相同的磁鐵,分別置於鋁管及玻璃管中落下(如圖1),請比較兩者之下滑速率:
(A) 鋁管較快 (B) 玻璃管較快 (C) 兩者相等
2. 以鋁管為例,若磁鐵之N極向下(如圖2),則鋁管A區所感應之電流方向,由管子上方觀察應該為何?
(A) 順時針 (B) 逆時針
3. 承上題,鋁管A區的感應磁場與磁鐵的外加磁場,兩者的方向應如何? (A)方向相同 (B)方向相反
4. 第2題中的電流,及第3題的感應磁場,彼此的因果關係為何? (A)電生磁 (B)磁生電
5. 磁鐵與鋁管A區之間的磁力作用,應該是何種效果? (A) 相吸 (B) 相斥
6. 現若將鋁管的A區改為考慮B區,則上述的「感應電流」(第2題)、「感應磁場」(第3題)、及「磁力」(第5題),哪一(些)題的答案會改變?
(A) 只有電流 (B) 只有磁場 (C) 只有磁力 (D) 以上皆會 (E) 以上皆不會
7.「冷次定律」所探討的“反向”現象,指的是哪兩者之間的關係? (A) 電生磁 (B) 磁生電 (C) 電生電 (D) 磁生磁
圖三、磁煞現象的受力
8. 如上圖,將鋁管置於磅秤上,並將磁鐵放入鋁管中落下,已知磁鐵質量為m
B
,鋁管質量m
t
,當磁鐵正在加速落下的某一瞬間,磁鐵所受鋁管的磁力為F
B
,則磁鐵落下過程,[磁鐵+鋁管]系統的秤重(W)為何?
(A) W = (m
B
+ m
t
)g + F
B
(B) W = (m
B
+ m
t
)g − F
B
(C) W = (m
B
+ m
t
)g (D) W = m
t
g + F
B
(E) W = m
t
g − F
B
9. 承上題,此瞬間磁鐵之加速度為何?
(A) F
B
/ m
B
(B) (m
B
g − F
B
) / m
B
(C) (m
B
g + F
B
) / m
B
(D) (m
B
− F
B
)g / m
B
(E) 維持為零
10. 磁鐵在落下的全部過程中,系統之秤重可能如何?(A) 先漸增後固定 (B) 先漸減後固定 (C) 先漸增後漸減 (D) 先漸減後漸增 (E) 保持定值