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安培力做功等于焦耳熱嗎

生活更新时间:2024-09-29 14:16:13

高中的電子磁學是一個重點，也是一個難點，很多同學在學習過程當中碰到了很多的疑難問題，今天我們解決一個：安培力轉化為焦耳熱的問題。

安培力做功等于焦耳熱嗎（安培力和焦耳熱的關系）1

如上圖所示，一根導棒在導軌上切割磁感線，磁場垂直紙面向内。當導體棒切在向右的外力F作用下切割磁感線，産生感應電流，感應電流，産生向左安培力。感應電流在回路中，經過電阻産生焦耳熱，那麼這個較熱和安培力做功有什麼關系呢？

一般情況下老師就會給你解釋：安培力所做的功，就等于産生的焦耳熱。如果實在不理解就可以記住，那我們可以簡單的從功能關系去解釋這件事情，首先把外力f和導體棒和這個矩形軌道看做一個整體。在外力F的做用下，外力F做功就轉化為了這個導體棒的動能和在這個回路當中所産生的較熱。

隔離法，以導體棒為研究對象，外力F所做的功就轉化為了導體方的動能和安培力所做的負功。

整體隔離法研究以後，我們發現安培力所做的負功和焦耳熱數值上是相等的。

舉個例子

如圖所示,一U形光滑導軌串有一電阻R,放置在勻強的外磁場中,導軌平面與磁場方向垂直。一電阻可以忽略不計但有一定質量的金屬杆ab跨接在導軌上,可沿導軌方向平移。現從靜止開始對ab杆施加向右的恒力F,若忽略杆和U形導軌的自感,則在杆的運動過程中,下列哪種說法是正确的（）

安培力做功等于焦耳熱嗎（安培力和焦耳熱的關系）2

A. 外磁場對載流杆ab作用力對ab杆做功，但外磁場的能量是不變的

B. 外力F的功總是等于電阻R上消耗的功

C. 外磁場對載流杆ab作用力的功率與電阻R上消耗的功率兩者的大小是相等的

D. 電阻R上消耗的功率存在最大值

解答：

導體棒克服安培力做功全部轉化為整個回路的熱量，根據能量守恒判斷外力做功等于電阻R上消耗的焦耳熱和導體棒的動能．

A. 當ab杆向右運動時，根據楞次定律判斷可知ab杆所受的安培力方向向左，對杆ab做負功，回路中産生電能，這個電能是通過恒力做功由外界提供的，外磁場的能量不變。故A正确。B. 根據能量守恒定律得，外力F對杆ab做的功等于電阻R上消耗的電能和金屬杆的動能之和，則外力F的功總是大于電阻R上消耗的功。故B錯誤。C. 磁場對杆ab的作用力做功的功率等于整個回路消耗的總功率，即等于電阻R上消耗的電功率。故C正确。D. 當導體棒所受的安培力和外力F相等時，速度最大，産生的感應電流最大，則電阻R上消耗的電功率最大。故D正确。故選：ACD.

安培力做功等于焦耳熱嗎（安培力和焦耳熱的關系）3

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