对于电磁学中能量转化的困惑!主要正对第三问 下面这道题的第2问阻力的功率是阻力f乘以速度v2,而第3问磁场必须提供的功率

对于电磁学中能量转化的困惑!
主要正对第三问 下面这道题的第2问阻力的功率是阻力f乘以速度v2,而第3问磁场必须提供的功率是安培力（大小也为f）乘以相对速度（v1-v2）,让我不解的是既然线框做匀速直线运动,那么阻力的功率应该是等于磁场提供的功率,可上面的做法又是正确的,但功率不一样
水平面上有两根很长的平行导轨,间距为L,导轨间有竖直方向等距离间隔的匀强磁场B1和B2,B1和B2的方向相反,大小相等,即B1＝B2＝B.导轨上有矩形金属框abcd,其总电阻为R,质量为m,框的宽度ab与磁场间隔相同.开始时,金属框静止不动,当两匀强磁场同时以速度v1沿直导轨匀速向左运动时,金属框也会随之开始沿直导轨运动,同时受到水平向右、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度.求：
（1）金属框所达到的恒定速度v2
（2）金属框以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功
（3）当金属框达到恒定速度后,为了维持它的运动,磁场必须提供的功率
zx_studio 1年前 已收到1个回答 举报
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jojo0221 幼苗

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建议你分析一下这时的能量转化,当系统达到稳定状态后,线框水平方向上只有等大反向的安培力和阻力.依照题文,此时阻力做负功,安培力做正功.但是这两个功数值上并不会相等.因为既然线框会受安培力,就说明线框中一定有电流,就要产生一定的焦耳热.于是安培力做的正功被分成两部分,一部分转化为焦耳热,另一部分才是克服阻力做功.所以这安培力、阻力两份功不相等,安培力和阻力做功的功率也不相等.
那么你也许会考虑,安培力是系统内力,而阻力是系统外力,外界没有能量输入为什么体系还可以做匀速直线运动?这是因为磁场的运动.驱动静磁场是需要能量的,所以表面上看没有外源能量,实际上是外界能量提供给磁场,再提供给安培力,所以整个体系能量是“收支平衡”的,也就保证了线框匀速直线运动.
如果我说的不明确,或者你需要解题过程,欢迎追问~

1年前 追问

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zx_studio 举报

请看看我的理解对不对：安培力做功将外界能量转化为电能和克服阻力做功的能量 还有一个疑惑，“转化过来的电能”是否“等于磁场提供的能量”，如果等于的话为什么不叫 “磁场产生的能量”，而是“提供”的呢？ 根据您之前的回答说“外界能量提供给磁场，再提供给安培力”，也就是说“磁场提供的能量”等于“安培力做正功”产生的总能量，这样又矛盾了。。

举报 jojo0221

第一句话是对的。根据能量守恒，安培力做功将外界能量转化为电能和克服阻力做功的能量。但是在这个情况中，“转化过来的电能”不等于“磁场提供的能量”，而是小于。磁场提供的能量分成两部分，一部分克服阻力，产生内能（摩擦生热），另一部分转化为电能，并以焦耳热的形势耗散（电流的热效应）。 一般的安培力做负功的情况，有这样的一个结论：克服安培力做功总等于电路消耗的电能。这个结论是在静磁场，且有某个外力做功（如重力、外加拉力）的条件下使用的，这里的安培力也是系统内力，物体如果匀速运动，则是外力做功注入能量，而磁场不提供能量。但是这里情况不一样，这里磁场运动，安培力做正功，这个结论不适用，所以应该具体问题具体分析。

zx_studio 举报

看看对不对 : 安培力的功率=“磁场提供的功率（磁场单位时间提供的能量）”=fv1， 这fv1中的一部分fv2克服阻力功率，另一部分f（v1-v2）为产生的电能。

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安培力的功率=“磁场提供的功率（磁场单位时间提供的能量）”这是对的，但是不等于FV1。 虽然磁场的速度为v1，但磁场并没有f来牵引，所以fv1是没有实际意义的。 为什么最后算出的结果是f(v1-v2)，这要考虑实际意义，就是(v1-v2)是实际的切割磁感线速率，这是根据实际算出来的，而不是根据能量减出来的。

zx_studio 举报

不好意思，其实是我看漏了答案的步骤，答案:磁场必须提供的功率=f(v1-v2)+fv2=fv1. 所以这么说对不对：安培力的功率=磁场“必须”提供的功率（磁场单位时间提供的能量）=fv1， 这fv1中的一部分fv2克服阻力功率，另一部分f（v1-v2）为产生的电能。

举报 jojo0221

这个是正确的。 安培力做功应该是实际的安培力乘以实际的速度，所以fv1是有实际意义的，我上一个回答有误~ 相对速度（切割速度）是用来算电动势的，所以自然等于产生的电能。 但是之前和之后的的都是对的，可以参考。
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