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安培力做功与焦耳热

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安培力做功与焦耳热关系

在动生的电磁感应中(即运动产生感应电动势),安培力做功与焦耳热关系是|W安|=Q总;或者-W安=Q总;

安培力做功与焦耳热

安培力做功与焦耳热关系的推导

以上图所示案例进行分析。导体棒质量为m,F为恒力,作用一段时间后,导体棒由静止上升高度为h,导轨光滑。

对导体棒进行分析,做功的外力有:安培力f;拉力F,重力mg;

对导体棒分析,由动能定理得知:Fh/sinθ-mgh-W安=△Ek=Ek-0;

对系统能量分析,由能量守恒定律:Fh/sinθ=Q总+E重+Ek;

上述公式解释:力F做的功是外界向系统转移的能量,这部分能量转化为三种形式的能量,分别是:Q总、E重与Ek;

联立两方程,即可得到-W安=Q总;即安培力所做的功的绝对值,等于系统产生的焦耳热。

上述分析中,并没有涉及弹簧的弹力做功,如果有弹簧弹力做功过程(如下图),该结论也是成立,高中物理网建议同学们去自己推下。

安培力做功与焦耳热关系的示意图

安培力做功与焦耳热使用须知

在利用-W安=Q总,即安培力所做的功的绝对值,等于系统产生的焦耳热时,要注意,一定是等于系统所产生的焦耳热,而不是某个电阻R。

如果上图所示电路中,导体棒的电阻是r,则上述焦耳热Q总为r与R所产生的焦耳热之和。

因为是串联电路,Qr与QR之比,等于r/R;如果已知安培力做功的大小,就可以求解r(或R)所产生的内能的多少了。

安培力做功与焦耳热问题反思

安培力做功与焦耳热关系的推导过程,其实利用的是动能定理与能的转化与守恒定律。由此可知,前面的力学,是电磁感应的基础也是最重要的解决问题工具。

另外,对于感生电磁感应现象(磁感应强度B的改变引起的电磁感应现象),该公式不成立。

参考文献

安培力http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/474097.html

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