动生电动势 洛伦兹力做功的论文.doc

摘要 本文用文献法、理论分析法，通过洛伦兹力在动生电动势内做功为研究对象得出在动生电动势内洛伦兹力分力做功的结论 关键词：能量守恒；电磁感应定律；洛伦兹力 ABSTRCAT Generate the energy of the motional electromotive force is provided by external Lorentz force plays a role in energy conversion, and that the external forces to overcome the Lorentz force, a contributing f the work done. Make a contribute to f into a conductor, electromotive force, the two functions of the algebra is zero, in general, the total work done by the Lorentz force is zero. Keywords： power conservation; law of electromagnetic induction; Lorenz force 第一章 绪论 洛伦兹力总是垂直于速度方向，因此洛伦兹力是永远不会做功的。可是后来讲到动生电动势，说到电动势的产生是因为非静电力做功起在搬运电荷，洛伦兹力起到了这个作用，也就是洛伦兹力涉及到了洛伦兹力做功。这是什么原因哪？况且又提到洛伦兹力的作用下导体的自由电子发生了定向移动，可是当自由电子定向移动后，洛伦兹力的方向也发生了移动，洛伦兹力的方向也发生了改变，整体来看自由电子应该呈曲线运动？有以上诸所疑惑，我们对动生电动势内做功做了证明。 第二章 洛伦兹力受力分析 1.从受力方向对洛伦兹力做功进行分析 洛伦兹力,计算公式为: ,其中 为运动电荷的电量, 为运动电荷的运动速度,为磁场的磁感应强度 设电荷的运动方向与磁场方向的夹角为 , 则按上述公式,电荷所受洛伦兹力的大小为, 正电荷受洛伦兹力的方向总与 方向相同,负电荷受洛伦兹力的方向总与 方向相反, 洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电荷的运动方向 正是因为洛伦兹力的方向总是与电荷的运动方向垂直,所以洛伦兹力只能使带电粒子的运动方向偏转,而不会改变其速度的大小,对运动电荷永远都不做功,这是洛伦兹力的一个重要特征 而在电磁感应的章节中,产生动生电动势的非静电力是洛伦兹力,这个洛伦兹力对运动电荷做功了,与前面讲的洛伦兹力不做功是否矛盾呢? 以一段导体为例： 分析一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关如图1所示，导体中的自由电荷（假设为正电荷）具有水平向右的速度，由左手定则可判断导体中的自由电荷（假设为正电荷）受到沿棒向上的洛伦兹力作用，使电荷运动起来，形成了电流或者说产生了电动势，所以洛伦兹力充当了非静电力。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。 图2-1 导体切割磁感线 动生电动势的产生实质是安培力的一个分力充当了非静电力。如图2所示，假设导体中的自由电荷为正电荷，则洛伦兹力的一个分力 充当电源的非静电力对导体中的电荷做正功，另一个分力 阻碍导体棒的运动对导体棒做负功，可以证明这两个分力所做功的代数和为零，结果仍然是洛伦兹力不做功。其中 对导体棒做负功，导体棒的动能减小； 对导体中的电荷做正功（即克服电场力做功），电荷的电势能增大，因此从总体上看，洛伦兹力做功并没有提供能量也没有消耗能量，而只是转化能量即将导体棒的动能转化为电路中的电能。[1] 图2-2 导体切割磁感线对导体的受力分析 2.动生电动势中的能量转化 2.1从能量守恒方向对洛伦兹力做功分析 在产生电动势的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢?如图3所示,洛伦兹力始终与合速度垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中,水平向左的分力与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能); 沿导体棒向下的分力充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能) 转化为电能。[2] 图2-3 对洛伦兹力分力的分析 可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服做功的功率: 非静电力移动电荷做功的功率： 可见外力克服做功的功率等于非静电力为电路提供非静电能的功率,该非静电能通过对电荷做功全部转化为电能。其能量的转换是:洛伦兹力的分量对导体做负功,消耗导体棒的动能,通过分量对电荷做正功,转化为电能;而洛伦兹力合力做