安培力做功与能量转化.doc

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1、安培力做功与能量转化1.如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨水平放置，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨左端接有电动势为E，内阻不计的直流电源和定值电阻R，导轨宽度为L，一导体杆ab垂直跨放在导轨上，且与导轨电接触良好，不计导轨和导体杆的电阻，试分析在这种情况下，安培力做功的效果，并说明导体杆ab的最终运动状态。分析：假设某时刻导体杆ab的速度为v，回路中ERIabv的电流为I，由闭合电路欧姆定律有：变形得：两边同乘以电流I又有：在此电流克服反电动势做功等于安培力做的功，也等于物体所获得的机械能。看来电流克服反电动势做功实现了电能向机械能的转化，电动机就是根据这个原理来工

2、作的。因为只要电路中有电流，导体杆ab就会受到向右的安培力作用，导体杆就会向右加速运动，而导体杆运动的越快，反电动势就越大，这样又使回路中的电流越来越小。因此最终状态必然是电路中的电流为0，导体杆以某以速度作匀速直线运动。由此可得：当杆的V最大，故以后导体杆就以这一速度作匀速直线运动。RabF2.如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨水平放置，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨左端接有电阻R，导轨宽度为L，一导体杆ab垂直跨放在导轨上且与导轨电接触良好，不计导轨和导体杆的电阻。今在导体杆上作用一向右水平拉力F，试分析在这种情况下安培力做功的效果，并说明导体杆最终的运动状态。

3、分析：假设某时刻导体杆ab的速度为v，回路中的电流为I，由闭合电路欧姆定律有：2因而可见，这就是说在电磁感应现象中，外力克服安培力做的功等于电路中所获得的电能，看来，外力克服安培力做功实现了机械能向电能的转化，发电机就是根据这个原理来工作的。若力F为恒力，只要导体杆ab是加速运动的，回路中就有逐渐增大的电流，ab杆所受的安培力就会逐渐增大，根据牛顿第二定律，可知，ab杆的加速度就会逐渐减小，当a=0时速度V最大，以后杆ab就以这个速度作匀速直线运动。2