克服安培力做功一定等于回路产生的电能和电热吗(4页).doc

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1、-克服安培力做功一定等于回路产生的电能和电热吗-第 4 页(二0一一年)江苏省教育学会优秀教育论文参评申报表 编号：送评单位：(所在市、县)徐州市睢宁县论文分类 所属类别物理论述范畴电磁学论文题目克服安培力做功一定等于回路产生的电能和电热吗作者姓名王正金单位名称李集中学合作者无联系电话邮编221221论文关键词、主要论点概述以及有无发表关键词：安培力，电热和电能，纯电阻回路，能量转化 内容摘要：在纯电阻回路中，只有动生电动势时，克服安培力做功等于回路产生的电能；如果只有一部分导体切割磁感线时，克服安培力做功既等于回路产生的电能也等于回路产生的电热。 未发表学术组初审意见及其评语 初评等级： 评

2、委签字：省学会专家组复审意见及等级评定复审等级： 评委签字：克服安培力做功一定等于回路产生的电能和电热吗 内容摘要：在纯电阻回路中，只有动生电动势时，克服安培力做功等于回路产生的电能；如果只有一部分导体切割磁感线时，克服安培力做功既等于回路产生的电能也等于回路产生的电热。关键词：安培力，电热和电能，纯电阻回路，能量转化各种教学参考资料上谈到安培力做功，都说克服安培力做功等于回路产生的电能和电热。本人认为这种说法不严谨，这可以通过下面几个实例来验证。图6问题一：如图1所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场

3、中，则回路产生的电动势为 E=BLV，回路电流强度为I=BLV/R，导体杆ab所受的安培力,那么克服安培力的功率，回路的电功率,可见在这种情况下PF=PE ,即在纯电阻回路中只有一部分导体切割磁感线时，克服安培力的功等于回路产生的电能和电热。abcdV0 问题二：如图2所示，两光滑金属导轨平行放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，它们相距L，阻值不计，两阻值都为R的金属杆垂直导轨放置，ab,cd的质量都为m 。开始时都静止，现给ab杆一个垂直于ab杆的初速度V0，试求两杆从开始运动到稳定过程中，回路产生的电能和电热。 解析：设两杆最终速度为V，由动量守恒有：,解得。再设ab杆克服安培力做功为W，回

4、路产生的热量为Q，对ab杆应用动能定理有：，将V代人可得：。根据能量守恒有：,由计算可知WQ,这时克服安培力做功等于回路产生的电能，但大于回路产生的电热；另一部分的电能通过安培力对cd杆做功转化成了机械能。也就是说，在纯电阻回路中有两个以上部分切割磁感线时，克服安培力做功等于回路产生的电能，但不一定等于回路产生的电热。 问题三：如图3所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10 /m，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离L0.20 m有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt，比例系数k0.020 T/s.一电阻不计

5、的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在t0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t s时间内金属杆克服安培力所做的功及回路产生的电能和电热 解析：用a表示杆的加速度，则在t时刻杆与初始位置的距离为此时杆的速度为V=at，这时杆与导轨构成回路的面积为S=LX。回路中的感应电动势为，回路总电阻为，回路感应电流为I=E/R，作用在杆上的安培力为F=BIL，解得，杆克服安培力做功，积分得。回路产生的电能和电热为，积分得，从计算知WQ，这是因为克服安培力做功把机械能转化成电能的同时，还有感生电动势把磁场能转化成回路的电能的缘故，所以克服安培力做功在有感生电动势的纯电阻回路中不等于回路产生的电能和电热。 通过以上三个实例的分析我们能得出如下结论：在纯电阻回路中，只有动生电动势时，克服安培力做功等于回路产生的电能；如果只有一部分导体切割磁感线时，克服安培力做功既等于回路产生的电能也等于回路产生的电热。