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動生電動勢的能量來自哪裡?即洛倫茲力到底做不做功?

從能量的角度看,動生電動勢的能量來源是哪裡?是課本中所說的洛倫茲力做功嗎?

動生電動勢產生的原因準確來講,動生電動勢是洛倫茲力的分量對導體中自由電荷做功而引起的,還有另一份量對導體本身的運動做等量負功,總體表現為洛倫茲力不做功,所以可以說是能量傳遞的一箇中間環節。

我們來證明一下,動生電動勢來源於磁場對運動導體中帶電粒子的洛倫茲力。由洛倫茲力公式F=qvB,當導體中的帶電粒子在恆定磁場B中以速度v運動時,假設由圖中虛線位置運動到實線位置,那麼以導體中的一個電子為研究物件水平方向的位移為v△t,豎直方向的位移為v'△t。所以水平方向洛倫茲力所做的功為-Bev'v△t,豎直方向洛倫茲力所做的功為Bevv'△t,所以洛倫茲力的總功仍然為零。既然洛倫茲力不做功,能量又不可能憑空產生,那麼我們就不得不重新審視一下,導體為什麼能水平方向移動呢,按照牛頓第一定律,只能是施加一個外力了。所以外力才是動生電動勢的真正來源,而洛倫茲力只不過是一箇中間環節或者傳導裝置而已。可見物理學中的定律有多麼深刻的含義。

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分類: 科學
時間: 2021-10-12

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