机械能与电流能转换例析

设线圈在外力促动下在磁场里达到稳定运转状态,则此时机械力与安培力平衡,有f外-f安(瞬时关系)。我们企望分别采用力学与电学的知识,来研究外力对系统作的机械功w机和系统输出的全部电流能w电的关系,从而定量证实机械能与电流能二者的转换是等量的,以进一步理解能量的转换与守恒定律。 (一)线圈在匀强磁场中平动如图一所示,设线圈切割磁力线的有效边长=L,磁感应强度为B,线圈电阻为R,当外力f外开始拖动线圈在磁场中作切割磁力线运动时,机械功一方面转变成线圈的动能的增量,同时产生电流能。此时线圈将作变加速度运动(a值趋小,u值趋大)。当线圈速度达到稳定值u_m时,便有f外=f安=BLI=(B~2L~2u_m)/R。现设外力仍继续拖