114學測自然 第27題 詳解

答案(D) 手機和充電器上的兩個線圈系統之間會有磁力線通過看逐步解析 ↓

逐步解析

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   感應充電原理

   無線充電是電磁感應（互感）的應用：充電器線圈通入隨時間快速變化的電流，產生隨時間變化的磁場；磁力線穿過手機線圈，使通過手機線圈的磁通量不斷改變，依法拉第電磁感應定律，手機線圈上就感應出電動勢與電流，整流後拿去充電。兩個線圈之間沒有任何導線相連，能量靠的是磁場耦合傳遞。
2. 2

   確認正解 (D)

   能量要從充電器傳到手機，必須有磁力線同時穿過兩個線圈系統，手機端的磁通量才會變化、才有感應電流，(D) 正確。這也正是題目強調「線圈系統要對齊靠近」的原因：對得越準、靠得越近，穿過手機線圈的磁力線越多，傳輸效率越高。
3. 3

   逐項破解誘答

   (A) 充電器與手機之間沒有導線相連，電流不會「流」過去；跨過空隙傳遞的是能量，媒介是變化的磁場，錯誤。
   (B) 充電器線圈的電流快速變化，手機線圈四周的磁場必然跟著隨時間變化——磁場若始終不變，磁通量就不變，依法拉第定律不會有感應電流，根本充不了電，錯誤。
   (C) 傳輸過程有損耗：線圈電阻發熱、部分磁力線沒有穿過對方線圈等，手機電池獲得的能量必小於充電器輸出的能量，錯誤。
   (E) 手機線圈上也有感應電流流過，線圈有電阻就有 $I^2R$ 的熱量產生，兩邊的線圈都會發熱，錯誤——這也是無線充電時手機會變熱的原因之一。
4. 4

   結論

   只有 (D) 正確描述兩線圈系統之間有磁力線通過——這正是互感耦合、隔空傳能的關鍵，答案選 (D)。

關鍵觀念：#電磁感應 #磁通量 #能量轉換