安培力做功与焦耳热的关系什么时候会相等思维导图

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2023-01-13

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安培力做功与焦耳热的关系

什么时候会相等

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思维导图大纲

安培力做功与焦耳热的关系

安培力做功与焦耳热并没有必然联系，类似摩擦生热，物体克服摩擦力做功，会发热；类似上抛运动，物体克服重力做功，重力势能增加，那么物体克服安培力做功，会转化为焦耳热。

在磁场中，对于具有电阻的电路中，安培力做负功率=能量=焦耳热的绝对值。如果没有电阻，不会产生焦耳热。摩擦做负功，会产生热量，但不叫“焦耳热。”

一般从能量的角度，做导体杆力F =综合功率=工作受到外力所做的动能的变化量 - 完成安培力-F工作的完成工作。（一般指这里只有零下安培力和摩擦力做负功，视具体情况而定，具体的正面和负面的）。

安培力做功与焦耳热的相关例题

如图所示，一U形光滑导轨串有一电阻R，放置在匀强的外磁场中，导轨平面与磁场方向垂直。一电阻可以忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上，可沿导轨方向平移。现从静止开始对ab杆施加向右的恒力F，若忽略杆和U形导轨的自感，则在杆的运动过程中，下列哪种说法是正确的（）

A. 外磁场对载流杆ab作用力对ab杆做功，但外磁场的能量是不变的

B. 外力F的功总是等于电阻R上消耗的功

C. 外磁场对载流杆ab作用力的功率与电阻R上消耗的功率两者的大小是相等的

D. 电阻R上消耗的功率存在最大值

解答：

导体棒克服安培力做功全部转化为整个回路的热量，根据能量守恒判断外力做功等于电阻R上消耗的焦耳热和导体棒的动能。

A. 当ab杆向右运动时，根据楞次定律判断可知ab杆所受的安培力方向向左，对杆ab做负功，回路中产生电能，这个电能是通过恒力做功由外界提供的，外磁场的能量不变。故A正确。B. 根据能量守恒定律得，外力F对杆ab做的功等于电阻R上消耗的电能和金属杆的动能之和，则外力F的功总是大于电阻R上消耗的功。故B错误。C. 磁场对杆ab的作用力做功的功率等于整个回路消耗的总功率，即等于电阻R上消耗的电功率。故C正确。D. 当导体棒所受的安培力和外力F相等时，速度最大，产生的感应电流最大，则电阻R上消耗的电功率最大。故D正确。故选：ACD。

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