动生电动势发作进程中的能量改换
一导体棒在平行导轨上滑动,并与导轨构成回路,匀强磁场B笔直与回路平面。现以安稳外力向右拉动导体棒,棒上发作动生电动势,在回路中呈现感应电流。感应电流在磁场中又遭到向左的安培力,阻遏导体棒向右运动。当安培力增大到与外力相平衡时,导体棒开端以匀速v运动。此刻回路中的感应电流也抵达安稳值,载流子在导体棒中将以安稳的漂移速度u有关于导体棒作定向运动。
因而在平衡时,导体棒中的载流子参加两个运动:随导体棒以速度v平动和沿导体棒以速度u漂移。
设载流子电量为q,则载流子遭到洛仑兹力
洛仑兹力对载流子的功率为
上式右边榜首项是发作动生电动势的非静电力的功率,因u与qv×B同方向,此项大于零,故非静电力做正功;第二项是微观上体现为安培力的分力的功率,因v与qu×B反方向,此项小于零,故安培力做负功。
由矢量混合积公式可知
将上式运用到(16.2.5) 式,可得洛仑兹力对载流子的功率为零,这标明非静电力做的正功和安培力做的负功两者巨细持平,刚好抵消。
洛仑兹力对载流子(运动电荷)不做功,即洛仑兹力并不供给能量,仅仅传递能量。在这儿,外力战胜洛仑兹力的一个重量qu×B所做的功,经过另一个重量qv×B改换为感应电流的能量。这实质上标明能量的改换和守恒。
依据以上剖析,咱们发现动生电动势发作进程中的能量改换联络:
外力做正功输入机械能,安培力做负功吸收了它,一同感应电流以电能的办法在回路中输出这份能量。
发电机的作业原理便是靠洛仑兹力将机械能改换为电能。
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