安培力 电路中的能量转化

电路中的能量转换

电磁感应过程本质上是一个不同形式的能量转化过程，电磁感应过程中产生的感应电流必然受到磁场中安培力的影响。所以，要维持安培力的存在，必须有“外力”来克服安培力，做功。在这个过程中，其他形式的能量被转换成电能。由于“外力”克服安培力做了很多工作，所以许多其他形式的能量可以转化为电能。当感应电流通过电器时，电能被转换成其他形式的能量。

同理，安培力做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程，转化为其他形式能量的电能和安培力一样多。

因此，解决产生的电能主要有三种思路:

A.拉力f所做的功等于电阻r产生的热量

B.拉力f和重力功的代数和等于电阻r上产生的热量。

C.拉力f和重力功的代数和等于电阻r上产生的热量和杆ab重力势能的增加之和

D.拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量和杆ab重力势能的增加与安培力所做的功之和

金属棒在运动中受到张力、重力和安培力的作用。根据每个力所做的功和函数之间的关系，可以得到能量之间的关系。

回答:B

[分析]

A.金属杆在张力、重力和安培力的作用下匀速上升。根据平衡条件，mg+F an =F，电磁感应现象中电路产生的热量等于外力克服安培力所做的功，而张力大于安培力，所以张力F做的功大于克服安培力所做的功，所以a是错的。

B.因为mg+F ann =F，拉力F和重力的合力等于安培力，但是方向相反，所以拉力F和重力功的代数和等于克服安培力所做的功，所以b是正确的，c是错误的。

d、拉力消耗的外部能量转化为电阻R上产生的热量和杆ab重力势能的增加。根据能量守恒定律，拉力F做功等于电阻R上产生的热量和杆ab重力势能的增加，所以D是错的。

2.两根光滑平行的金属导轨MN和PQ，一端连接电阻R = 4Ω，处于垂直向下的均匀磁场中。在导轨上，横过垂直导轨放置一根质量为m=0.5kg的直金属杆，金属杆的电阻为r = 1Ω。金属杆与导轨接触良好，导轨足够长，无阻力。当金属杆在垂直杆F=0.5N的水平力作用下匀速向右移动时，

(1)寻找通过电阻器r的电流的大小和方向；

⑵求金属杆速度；

⑶在某一时刻去除拉力时，当电阻R上的电功率为零时，金属杆的加速度大小和方向。

分析:这是一个力学和电学的综合问题。区分线框运动的物理过程和各个量的变化是解决问题的关键。

物理过程是:恒力拉动线框穿过磁场产生感应电流，线框在重力、张力和安培力的共同作用下匀速运动。根据线框的应力平衡，计算移动速度和距离h，进而计算恒力做功和导体上感应电流产生的焦耳热。

在恒力的作用下，线框开始向上做匀速加速，其加速度为

线框匀速运动时，

外力做功是:

根据焦耳定律，感应电流通过引线框产生的热量

每天分析一个问题

虚线是两个区域的分界线。一根金属棒ab放在导轨上并与之正交，棒和导轨的电阻不计算在内。在水平和左右恒张力的作用下，金属棒在左侧区域匀速直线运动，然后()

A.如果B2=B1，则杆进入右侧区域，然后先加速，最后以恒定速度v/2直线运动。

B.如果B2=B1，当进入右侧区域时，杆仍将匀速直线运动。

C.如果B2=2B1，杆进入右侧区域后将减速，然后以速度v/2匀速运动。

d如果B2=2B1，杆进入右侧区域后首先加速，最后以4υ的匀速运动。

回答:B

在水平和右恒力的作用下，金属杆在虚线左侧区域匀速V作直线运动，恒力F与安培力平衡。当B2=B1时，杆进入右区后，分析感应电动势和感应电流是否变化，从而确定安培力是否变化，判断杆做什么运动。当B2=2B1时，感应电动势和感应电流增大，然后安培力增大，杆先做减速运动，安培力等于拉力时再做匀速运动。

[分析]

A.如果B2=B1，则杆进入右侧区域，感应电动势和感应电流不变，安培力方向水平向左，仍与拉力平衡。那么它仍然以匀速直线运动，因此，a是错误的，b是正确的。

C.当金属棒在左边区域匀速直线运动时，进入F=的右边磁场。如果B2=2B1，杆在进入右侧区域后首先减速。那时，它立即以恒定的速度直线运动。因此，c和d是错误的。

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