徐博士3D模擬實驗艙｜電磁學篇・電流磁效應（環形線圈） 3D 實驗艙

DR. HSU · 3D SIMULATION CHAMBER

徐博士3D模擬實驗艙

電磁學篇 EM·肆｜電流磁效應（環形線圈）

密碼不正確，請再試一次

公式會被遺忘，但邏輯會跟隨一輩子。

正在繞製環形線圈、封印磁場與架設探測系統...

FIELD SEALED IN A RING

電流磁效應・環形線圈

把螺線管首尾相接，磁場就被完全封印在甜甜圈裡

01 核心控制台

調整電流、匝數與探測位置，開啟剖面透視看清環內磁場，並觀察環外那圈微弱的外洩磁力線（約環內的 1/N）。

B = μ₀NI / 2πr 由安培環路定理導出；磁場幾乎只存在環管內，環外僅剩約 1/N 的微弱殘場。

電流強度 I5.0 A

線圈匝數 N24 匝

探測半徑 r（距環心）15 cm

視角快捷（1–4・雙擊畫面歸位）自由

視角靈敏度（R 鍵歸位）1.0×

03 挑戰任務・鑄造勳章

用環形線圈親手驗證，答對立刻鑄造任務勳章；三枚集滿加冕「大師勳章 🏅」。

🔒任務一・磁場封印師

理想環形線圈「外部」的磁場是？

提示：在環外畫安培環路，包住的淨電流 = 0，所以理想上 B = 0；真實線圈只剩約 1/N 的微弱殘場（環外那圈粉色磁力線），故答案是「幾乎為零」。

🔒任務二・環路解題者

在環管內把探測半徑 r 從 13 cm 調到 17 cm，磁場 B 會？

提示：B = μ₀NI/2πr，r 在分母——環內偏外側的磁場比內側弱。拉動 r 滑桿盯著 HUD 驗證。

🔒任務三・倍增再現

匝數 N 從 12 加倍到 24（I、r 不變），環內磁場 B 變成？

提示：環路包住的總電流是 NI，N 加倍、總電流加倍、B 就加倍。和螺線管的匝數規律一模一樣。

160 μT

環內磁場（探測環處）中等

環外磁場（≈1/N 殘場）6.7 μT

電流 I5.0 A

磁力線方向（俯視）逆時針 ↺

銅繞線（電流通道）環內磁力線（封印中）環外微弱外洩磁力線金色探測環 r

操作提示：滑鼠左鍵旋轉，右鍵平移，滾輪縮放。環外那圈粉色磁力線是真實線圈的微弱外洩（約環內 1/N）——匝數 N 越多，外洩越少、封印越完美。

電流磁效應・環形線圈

磁場公式 · MAGNETIC FIELD

B = μ₀NI / 2πr