關於安培力假如勻強磁場中有一個電路,就像圖中一樣,考慮圖中除磁場以外的那部分,應該是能量守恆的 即重力做的功轉化爲導體棒

題目:

關於安培力
假如勻強磁場中有一個電路,
就像圖中一樣,
考慮圖中除磁場以外的那部分,應該是能量守恆的
即重力做的功轉化爲導體棒的動能和電阻發熱
而它受到的安培力只是作爲導體棒機械能和電阻發熱所需電能轉化的媒介
並沒有向這個系統輸入能量
那麼再考慮磁場以外的部分
由於安培力存在一個反作用力
它必然對產生這個磁場的物體有一個反作用力
我們可以暫且假設這個物體是蹄形磁鐵
那麼在導體棒運動的過程中假設這個蹄形磁鐵只受到這個安培力的反作用力
(它的重力可以和支持力抵消)
這個蹄形磁鐵的動能必然會增加
但是它並沒有從剛剛的系統中取出能量
而它所在空間具有的磁場能也沒有太大變化
它的能量怎麼會憑空增加了呢?

解答:

你的意思我理解了,但是你要注意前半部分的分析是建立在「勻強磁場」之上的,圖中的v是導體棒切割磁場的速度,而非導體棒本身的速度,只有在磁場固定且垂直於導體棒時v才可看做導體棒的速度;後半部分中,假設蹄形磁鐵受力獲得動能,那麼它的受安培力作用最終速度與導體棒速度是相同的,導體棒與磁場相對靜止,導體棒與磁場間無安培力作用,重力做功轉化爲電熱+棒的動能+蹄形磁鐵的動能,這與之前分析衝突:你認爲「考慮圖中除磁場以外的那部分,應該是能量守恆的」,但既然安培力對磁體做功,且磁體沿力的方向有位移,那麼安培力對磁體做正功,即除磁場以外的那部分能量是不守恆的,而就整體來說,系統還是守恆的.
分析的漏洞在於:前半部分認爲磁場固定,後半部分認爲磁場運動.

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