Re: [問題] 線圈與磁鐵作用力

[rheumatism (風濕爺)]

※ 引述《Zachngan (zachngan)》之銘言：
: 【出處】112學年度身心障礙學生升學大專校院甄試
: 【題目】
: 某生在一空心膠管中放入一個強力磁鐵，並將外皮絕緣的導線繞在該空心膠管中段的外圍
: ，做成線圈。依據上述裝置，回答11題。
: 11.將膠管與線圈沿南北方向水平靜止放置，並加以電流，且強力磁 鐵位於北側近開口處
: 。若某生的視線自南側沿著中心軸向北觀察 線圈電流，為順時針方向，則下列有關磁鐵
: 與線圈之間作用力的 敘述，何者正確？
: (A) 不論磁鐵N極方向為何，都會受到指向南方的圈作用力
: (B) 不論磁鐵N極方向為何，都會受到指向北方的線圈作用力
: (C) 磁鐵N極朝北，會受到指向北方的線圈作用力
: (D) 磁鐵N極朝北，會受到指向南方的線圈作用力
: 【瓶頸】
: 我的想法是依據右手定則，我可以知道磁場方向是由南極指向北極的(也就是說從線圈內
: 部指向線圈外部)，而我的理解是放置在北端的磁鐵，它的N極朝北會因此受到指向北方的線圈作用力。
: 所以我以為答案應該是(C)，但正解給(D)。想問我哪裡出問題了?
: 謝謝!
這題是典型的很假會升學考題

假會 = 語言能力差的老師，出的自以為很有變化性的題目，但讀者看不懂啥米碗糕

我讀了好幾遍，簡化成以下幾個重點

1. 要懂電流方向，用安培右手定則判斷電磁鐵的磁力線
2. 中空管內的磁力線
3. 題目的"強力磁鐵"，真的是假會中的假會，完全沒意義，改用指南針替代

依照上述的3點，畫的示意圖如下:

https://imgur.com/a/0pjzFMF

紅色代表漆包線、綠色代表安培右手定則、藍色是磁力線

因為電磁鐵的磁力線是封閉狀，所以外部與內部的指南針，N極方向正好相反

外部的指南針，N極指向南方
內部的指南針，N極指向北方

如果只是上述的假會，都還可以忍受，假會只有更假，沒有最假

第2波假會是線圈的指向
1. 若以安培右手定則定義導線線圈指向，應是指北
2. 若以磁力線判斷線圈指向，管外的磁力線往南，管內的磁力線往北，形成封閉迴圈
   封閉迴圈要如何判斷指向南或北?

第3波假會是指南針受力
在導線沒有通電時，管內的指南針的N極指向北方
導線通電後，管內的指南針還乖乖的指向北方
這還要討論受什麼力?

回到原命題，管子裡放強力磁鐵，先請命題老師檢討管徑大小、磁鐵尺寸、摩擦力
只能說狗屁不通了

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※ 編輯: rheumatism (180.217.39.220 臺灣), 04/17/2023 22:40:00
推 Zachngan: 謝謝r大 第一眼看到題目真的有點好奇這種題目出給身障生
→ Zachngan: 是否真的有所謂的信度效度與鑑別度
推 phterm: 其實題目沒有那麼複雜 只要把圖畫出來(題目有附圖嗎?)
→ phterm: 線圈的磁效應的N極在北方 磁鐵放在線圈北方
→ phterm: 所以答案(D)磁鐵的N極向北時 S極比較靠近線圈的N極
→ phterm: 受到線圈的吸引力向南
→ Zachngan: p大 可是線圈中的電流方向和磁鐵的N極方向是相同的
→ Zachngan: 根據冷次定律，線圈會抗拒磁通量的改變
→ Zachngan: 所以當磁鐵的N極朝向北方時，線圈會產生一個磁場
→ Zachngan: 而這個磁場方向會和磁鐵N極朝向相反 吧(?
推 yvb: 回文的原PO可能漏看了 "強力磁鐵位於北側近開口處" 這句,
→ yvb: 才會有第3波那段的問題.
→ yvb: 此外, 上網查一下, 11 和 12 題是題組, 12 題是感應電流,
→ yvb: 把強力磁鐵換成指南針就會有問題了吧.
→ yvb: 且若這題電流方向相反,指南針指針會變動,那題目就變得很奇怪.
→ rheumatism: 這題用指南針舉例，方便結合磁力線說明
→ rheumatism: 題目的弔詭處在於，強力磁鐵是在管內，靠近北側開口處
→ rheumatism: 所以還是在管內
→ rheumatism: 因此，強力磁鐵的N極在線圈通電後，還是指著北方
→ rheumatism: 而且題目沒有定義強力磁鐵初始的擺置
→ rheumatism: 已知條件過少，管子卻是幾何上的拘束條件
→ rheumatism: 若依照題目所述，強力磁鐵只是放在管內，會被管子卡住
→ yvb: "導線繞在該空心膠管中段的外圍","強力磁鐵位於北側近開口處"
→ rheumatism: 某生在一空心膠管中放入一個強力磁鐵
→ yvb: 一個在中段, 一個在北側. 好像沒什麼問題.
→ rheumatism: 我服了出題老師，這種中文能力真的會讓考生崩潰
→ rheumatism: 但是，如果一共有兩個強力磁鐵，再加上線圈電流
→ rheumatism: 磁場要怎麼畫?
推 yvb: 放在11題外的那段文字也給12題使用. 題組有時就是這樣牽強.
→ rheumatism: 以及，"指向南方的線圈"，我始終看不懂這句
→ yvb: 是: 指向南方 的 線圈作用力
→ rheumatism: 但線圈的磁力線，以安培右手定則，不是指向北方?
→ rheumatism: 我放棄掙扎了，大學電磁學都沒這題難
→ yvb: 呃, 意思是強力磁鐵會受到什麼方向的作用力.
→ yvb: 或許那些出題教授的英文比中文流利... XD
→ rheumatism: 這題的中文太詭異，還好我已經畢業了
→ rheumatism: 考大學的考題是大學教授出題?我以為是高中老師
→ rheumatism: 若以題型來說，大學教授的思維不會設計這種題目
→ rheumatism: 反而比較像高中老師出題
推 yvb: 這就不清楚了. 主辦學校是中央大學, 還要去找高中老師出題?
→ rheumatism: 因為高中的電磁學很簡單，高中老師能掌握教材深淺
→ rheumatism: 如果由大學教授出題，可能超過高中教材的框架
推 yvb: 可是印象聯考及指考入闈, 都是大學教授, 另邀幾名高中老師...
→ rheumatism: soga
→ rheumatism: 那我就更猜不透管子裡放強力磁鐵的用意
→ rheumatism: 導線通電是電磁鐵，鐵芯無須有永磁性
→ rheumatism: 電磁鐵的磁場強度由電流決定，這樣出題組才有意義
→ rheumatism: 管內放鐵芯，繞電線，通電流，靠北側附近有一個
→ rheumatism: 強力磁鐵，這樣題目邏輯性會好很多
推 vincent0212: 回39及40樓,身障甄試的題目是大考中心出的.
→ rheumatism: 服了大考中心
推 yvb: 2012舊聞是說由一大學專責,出題則研議專業單位如大考中心協助
→ yvb: 所以 vincent0212 有較新的資訊顯示是誰出題的嗎?
→ yvb: 看到的舊聞: https://reurl.cc/Rvo2jx
推 vincent0212: 回y大,有的. 身障甄試大學組各科的考試說明以及總論
→ vincent0212: 都是大考中心出的
→ vincent0212: 都是大考中心出的
→ vincent0212: https://reurl.cc/Q4o2Nq
→ vincent0212: 此外, 身障甄試的試務工作日程表也顯示學科試題
→ vincent0212: 是大考中心提供的. 例如106的:
→ vincent0212: https://reurl.cc/Nqo2L6
推 yvb: 若是如此, 參考大考中心的學測工作報告,
→ yvb: https://reurl.cc/zAkOz0  第8頁(PDF檔第20頁),
→ yvb: 是由入闈的大學教授命題,高中教師及大考中心研究員協助檢視.
→ yvb: 但身障甄試是否和學測的方式相同就不知道了.
→ yvb: 而且在大考中心網站也沒有看到身障甄試相關的工作報告?!
推 sunev: 身障甄試的考題和一般甄試考題有何不同？
推 vincent0212: 回66樓,身障甄試工作報告是由中央大學陳報給教育部的
→ vincent0212: 小弟曾以政資法索取相關資料但未果XD
→ vincent0212: 回67樓, 因為所有障別的考生都會使用同一份試卷
→ vincent0212: 所以在題目是不會出現像學測指考會有的附圖
→ wohtp: 我讀起來像是線圈管很長，磁鐵一小隻。
→ wohtp: 不過文字很爛是真的。永久磁鐵不是電磁線圈的一部分，應該
→ wohtp: 先說完線圈配置以後再塞進去，混一起就是敘述不清。
→ wohtp: 是說，題目附一張圖是很難嗎？正常不管做簡報寫paper，這種
→ wohtp: 敘述不附圖一定被電到飛起來…
推 yvb: 身心障礙生有一類是視覺障礙生,所以如vincent0212所說不附圖.
→ wohtp: 那就更應該找專業編輯來潤稿。唉，再駡也沒用。
推 Vulpix: 大考中心就那樣吧……
推 vincent0212: 突然想到大考中心曾在科學月刊上承認自己題目出得
→ vincent0212: 不夠嚴謹及周延 https://reurl.cc/3OAaOL (PDF第76頁