從動(dòng)生電動(dòng)勢的產(chǎn)生看磁場中能量轉(zhuǎn)換及安培力與洛倫茲力的關(guān)系解讀[優(yōu)秀范文5篇](編輯修改稿)
2024-10-14 23:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動(dòng)有什么要求? ⑤計(jì)時(shí)要注意哪些問題? ⑥秒表的使用要注意哪些問題? 學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn): ①做單擺:取約1米長的線繩穿過帶孔的小鋼球,并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié),然后拴在桌邊的支架上。②用米尺量出擺線長L,準(zhǔn)確到毫米,用游標(biāo)卡尺測擺球直徑d。③把單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度(θ②圖象法。摘要:本文從引起動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力開始,通過做功分析磁場中能量轉(zhuǎn)換和安培力與洛倫茲力的關(guān)系。關(guān)鍵詞:動(dòng)生電動(dòng)勢。能量。洛倫茲力。做功?；魻栯妶鲋袌D分類號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):10036148(2010)1(S)00763 在高中物理《磁場》和《電磁感應(yīng)》兩章的學(xué)習(xí)中,我們常常會(huì)遇到這樣的問題:磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有洛倫茲力的作用,但洛倫茲力不做功,那么動(dòng)生電動(dòng)勢中能量是如何轉(zhuǎn)換的呢?安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)形式,為什么安培力在磁場中可以做功而洛倫茲力不做功呢?洛倫茲力和安培力會(huì)引起能量的轉(zhuǎn)換嗎?如果能,是如何進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換呢?筆者針對(duì)上述問題進(jìn)行問答分析。1 引起動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力是什么? 電動(dòng)勢是把單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)內(nèi)部移到正極非靜電力所做的功,即:ε=W非q,通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。導(dǎo)體棒在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢即動(dòng)生電動(dòng)勢,《教材》中由法拉第電磁感應(yīng)定律得出其大小為:ε=BLV。但動(dòng)生電動(dòng)勢是如何產(chǎn)生的呢?下面我們來分析一下。如圖1,導(dǎo)體棒在磁場中以速度V做切割磁感線運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)導(dǎo)體棒中正負(fù)電荷以相同速度向右運(yùn)動(dòng),由左手定則知:正電荷受到向上的洛倫茲力,負(fù)電荷受到向下的洛倫茲力,從而正負(fù)電荷發(fā)生重新分布,使導(dǎo)體棒上端由于堆積了正電荷電勢升高,下端由于堆積了負(fù)電荷電勢降低,導(dǎo)體棒上下兩端產(chǎn)生了電勢差,儲(chǔ)存了電能,相當(dāng)于電源,如圖2所示。洛倫茲力是引起電動(dòng)勢的非靜電力,那么,它做功了嗎?如圖3所示,導(dǎo)體棒MN以速度V勻速向右運(yùn)動(dòng),電子將在洛倫茲力作用下沿導(dǎo)體棒加速運(yùn)動(dòng)向外部電路供電,電路中形成電流,設(shè)某時(shí)刻電子相對(duì)于導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度為u,則電子運(yùn)動(dòng)的合速度為V合=V?2+u?2,與導(dǎo)體棒成θ角。由左手定則知:電子所受洛倫茲力F=eBV合與速度V合垂直,F可以分解為水平向左的力F1和沿導(dǎo)體棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV為恒力,故其把單位電荷從M端移動(dòng)到N端做功為:W=F2Le=eBVLe=BLV,與由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出的表達(dá)式一致,所以引起動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力是洛倫茲力沿導(dǎo)體棒的分
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