物理

法拉第定律(Faraday’s Law)

法拉第定律(Faraday’s Law)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

全名為法拉第感應定律(Faraday’s law of induction),是法拉第(Michael Faraday)在1831年所發現的,另外亨利(Joseph Henry)也幾乎在同時發現類似的定律,但是由法拉第率先發表。後來,馬克斯威(Maxwell)也把它歸納進入馬克斯威方程式(Maxwell equations)中,用來描述時變磁場與感應電場間的關係式。

電磁學的發展(Electromagnetism)

電磁學的形成是由馬克士威(Maxwell)集靜電、靜磁、電流、電流磁效應與電磁感應五大領域而寫成馬克士威四大方程式而確立。然而電磁學的發展並不因為電磁學理論的完備而停止,後續還有很多的發展。 1905年愛因斯坦提出狹義相對論(specific relativity)主要是修正牛頓的時空絕對論與馬克士威的光速改變理論。對馬克斯威方程式而言,在不同坐標下,因為相對速度的改變,所以光速也會隨之改變,這種舊的轉換稱為伽利略轉換(Galilean transformation)。 但根據後來的實驗證實:真空中光速不隨觀察者的座標不同而改變,因此愛因斯坦在狹義相對論中提出:真空光速為定值的理論,且任何觀察者的座標系統下,均不可能超過真空光速。...

電容率

電容率 (Permittivity)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

在庫侖定律中,我們所熟知的公式:\(F=\frac{kQq}{r^2}\),\(k\) 叫做電常數(electric constant)或庫侖常數(Coulomb’s constant),在高中物理,它的大小等於 \(9\times 10^9~Nm^2/C^2\),但是到了大學普通物理我們卻喜歡把它換成真空電容率 \(\varepsilon_0\),它們之間的關係是:\(k=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\),

詳細關係為:

\[ k_e=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}=\frac{\mu_0c_0^2}{4\pi}=\frac{c^2_0}{10^7}=8.9875517873681764\times 10^9~N\cdot m^2\cdot C^{-2} \]

另外,我們還可以把它當成 \(1\),但此時電量的單位必須由庫侖換成靜庫(electro static unit,esu 或 static Coulomb,statC)。

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