Механическая работа и электрическая энергия

Физика > Механическая работа и электрическая энергия

 

Изучите превращения механической энергии в тепловую при сохранении энергии: закон сохранения энергии, закон Ленца и индукции Фарадея, электродвижущая сила.

Выполняемая внешней силой механическая энергия трансформируется в тепловую. В этом процессе энергия сберегается.

Задача обучения

• Используйте закон сохранения энергии для характеристики производственной движущейся электродвижущей силы с механической работой.

Основные пункты

• Движущаяся ЭДС, созданная в перемещающемся по однородному полю проводнике, передается в формуле ε = Blv.
• Чтобы удержать стержень, перемещающийся со стабильной скоростью, необходимо постоянно использовать внешнюю силу вдоль движения.
• Благодаря закону Ленца мы знаем, что перемещение стержня будет противоположным, поэтому закон сбережения энергии остается в силе.

Термины

• Двигающаяся ЭДС – индуцированная перемещением относительно магнитного поля ЭДС.
• Закон индукции Фарадея – предсказывает принципы взаимодействия магнитного поля с электрической цепью, из-за чего формируется ЭДС.

Когда ЭДС создается перемещающимся проводником, то передается в виде ε = Blv (B – магнитное поле, l – длина проводящего стержня, v – постоянная скорость движения).

(а) – Двигающаяся ЭДС = Blv индуцируется между рельсами, когда стержень смещается вправо в условиях однородного магнитного поля. Поле выступает перпендикулярным по отношению к стержню и рельсам. (b) – Закон Ленца указывает на направленность индуцированного поля, тока и полярности индуцированной ЭДС. Поток растет, поэтому у индуцированного поля наблюдается противоположная направленность. Направление можно узнать по правилу правой руки

Сбережение энергии

Сила Лоренца влияет на сохранение энергии, если стержень при перемещении переносит ток:

F_L = iBL.

Чтобы удерживать перемещающийся со стабильной скоростью стержень, необходимо все время влиять на него внешней силой. Мощность равна:

Р = F_extv = (iBL) × v = iε.

В конце мы применили первое уравнение. Отметьте, что речь идет о мощности, рассеиваемой в контуре. Поэтому делаем вывод, что выполняемая внешней силой механическая работа трансформируется в тепловую. В этом процессе энергия остается без изменений.

Закон Ленца

Закон Ленца отмечает сохранение энергии. Здесь видно, что именно он гарантирует противостояние движения стержня переменам в магнитном поле. Если бы индуцированная ЭДС располагалась в той же направленности, что и перемена потока, то можно было бы разглядеть положительную обратную связь, в которой стержень вылетает при наименьшем возмущении.

---