1、安培力作功的两个特点安培力做功,有两个不同于电场力做功的基本特点。1、安培力做功,不能将磁场能转化为其他形式的能(如机械能等),磁场本身并不能提供能量,它在能量转化过程中,仅起传递能量的一个“桥梁”作用。而电场力做功时,则可以把电场能转化为其他形式的能,如电势能转化为动能等。2、安培力做功与路径有密切关系,绕闭合回路一周,安培力做的功既可以是正功,也可以是负功,还可以为零,而不像电场力做功一定为零。安培力做功与摩擦力做功类似。电场力做功与路径没有任何关系,而只与初位置、末位置有关。图1如在安培力驱动(电动机原理)的过程中(如图1所示),安培力(f)对导体做功的结果,是将电能转化为导体的机械能。
2、安培力的功率(Pf),表现为导体的机械功率(P机),即Pf= P机。如果忽视安培力仅传递能量这一本质,而将安培力的功率、导体的机械功率、电阻的热功率重复计算,就会导致错误的结果。图2例题1、如图2所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为的斜面上。导轨左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场方面垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面、与棒垂直的恒定拉力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升高度h,在此过程中:A、作用于金属棒上的各个力的合力所作的功等于零B、作用于金属棒上的各个力的合力所作的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C、拉力F与安培力的合力
3、所作的功等于零D、拉力与重力的合力所作的功等于电阻R上发出的焦耳热解析:金属棒在拉力(F)、重力(mg)、安培力(f)和支持力(N)的作用下,处于动平衡状态。根据动能定理,各个力的合力所作的功为W=EK1EK0=0。所以,选项(A)正确。在四个力中,N不做功,F反抗mg和f作功,故合力的功W=0又可表达WF=WmgWf,此式表明:拉力与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热,所以选项(D)也正确。 S C a b B M N图3例题2、如图3所示,质量为m,长为L的金属棒MN,通过柔软金属丝挂于a、b两点,ab点间电压为U,电容为C的电容器与a、b相连,整个装置处于竖直向上的匀强磁场B中,接通S,电容器瞬间放电后又断开S,试求MN能摆起的最大高度是多少?解析:电容器C对导体棒MN放电,由于MN处在磁场中必然在安培力的作用下开始摆动。设放电时间为t,导体棒能摆起的最大高度为h,则有:BILt=mV和,又电容器所容纳的电荷量为Q=CU=It,联立解得。