为什么克服安培力做功会等于产生的焦尔热

2024-11-20 14:40:08
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回答1:

高中阶段老师一般会说安培力是洛伦兹力的宏观体现。事实上你所说的这种情况,安培力只是洛伦兹力与导线速度方向相反的那个分量的宏观体现,感应电流则是洛伦兹力顺着导线方向分量的宏观体现。这里注意,感应电流之所以会产生,正是由于洛伦兹力的分量对导线内自由电子做正功,推动其定向运动。自由电子在导体内匀速运动,动力与阻力平衡,这个阻力就是电流焦耳热的来源,可以说成洛伦兹力顺着导线方向的分力做功等于电路中产生焦耳热。我们又知道洛伦兹力不做功,于是洛伦兹力的另一个分力就一定会做等量的负功,就是安培力做负功。综上所述,安培力做负功等于电路中产生焦耳热。

回答2:

公式推导:
E=BLV
I=E/R=BLV/R
F=BIL=B2L2V/R
假设导体棒向右运动S
则安培力所做的功为负功,应该使导体棒动能减小
W=FS=B2L2VS/R
电路中的电功率P=I2R=B2L2V2/R
对应的时间S/V
Q=PT=B2L2V2/R乘以S/V=B2L2VS/R
很显然,W=Q
上述题目中,还有一个外力F
如果外力F等于安培力,那么导体棒动能不变,通过安培力做功,外力所做的功转化成电路的焦耳热,如果外力F小于安培力,那么导体棒动能减小,通过安培力做功,外力所做的功+导体棒减少的动能转化成电路的焦耳热