产生电动势时洛伦兹力不做功(动生电动势的能量来自哪里)
产生电动势时洛伦兹力不做功(动生电动势的能量来自哪里)
从能量的角度看,动生电动势的能量来源是哪里?是课本中所说的洛伦兹力做功吗?
动生电动势产生的原因准确来讲,动生电动势是洛伦兹力的分量对导体中自由电荷做功而引起的,还有另一份量对导体本身的运动做等量负功,总体表现为洛伦兹力不做功,所以可以说是能量传递的一个中间环节。
我们来证明一下,动生电动势来源于磁场对运动导体中带电粒子的洛伦兹力。由洛伦兹力公式F=qvB,当导体中的带电粒子在恒定磁场B中以速度v运动时,假设由图中虚线位置运动到实线位置,那么以导体中的一个电子为研究对象水平方向的位移为v△t,竖直方向的位移为v'△t。所以水平方向洛伦兹力所做的功为-Bev'v△t,竖直方向洛伦兹力所做的功为Bevv'△t,所以洛伦兹力的总功仍然为零。既然洛伦兹力不做功,能量又不可能凭空产生,那么我们就不得不重新审视一下,导体为什么能水平方向移动呢,按照牛顿第一定律,只能是施加一个外力了。所以外力才是动生电动势的真正来源,而洛伦兹力只不过是一个中间环节或者传导装置而已。可见物理学中的定律有多么深刻的含义。
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