Совершает ли работу сила Лоренца (окончание)

10. Объясните, почему эта составляющая силы Лоренца совершает положительную работу по перемещению свободных зарядов вдоль проводника.

Поэтому суммарная работа этой составляющей силы Лоренца над всеми свободными зарядами в движущемся проводнике представляет собой работу сторонних сил А_cтop.

Сумма же направленных перпендикулярно проводнику составляющих силы Лоренца для всех свободных зарядов в проводнике есть не что иное, как уже знакомая нам сила Ампера .

11. Объясните, почему работа силы Ампера Аа при перемещении проводника отрицательна.

Вследствие того, что полная работа силы Лоренца равна нулю, получаем:

А_стор + А_А = 0, (8)

откуда следует, что

А_А = -А_стор. (9)

Свяжем теперь работу силы Ампера А_А с работой внешних сил А_внеш.

12. Объясните, почему, если проводник движется с постоянной скоростью,

А_внеш = -А_А. (10)

Подсказка. Воспользуйтесь тем, что при равномерном движении проводника сила Ампера уравновешивает внешнюю силу.

Сравнивая формулу (9) с формулой (10),получаем:

А_стор = А_внеш. (11)

Итак, работа сторонних сил равна работе внешней силы. Какова же роль магнитного поля, в котором движется проводник?

Магнитное поле преобразует внешнюю механическую силу, действующую на проводник, в силу, которая действует на свободные заряды в проводнике. Однако полная работа сил, действующих при этом на свободные заряды со стороны магнитного поля, равна нулю.

Кстати, в том, что работа внешней силы равна работе сторонних сил, вы могли убедиться уже при выполнении задания 9: ведь только благодаря этому количество теплоты, выделившееся в резисторе, равно работе внешних сил.

13. Металлический стержень массой m скользит с постоянной скоростью υ по горизонтальным металлическим рельсам, замкнутым накоротко. Удельная теплоёмкость металла стержня равна с. Система находится в однородном вертикальном магнитном поле. При движении на стержень действует сила Ампера, равная по модулю F_А. Насколько нагреется стержень за время t? Считайте, что сопротивлением рельсов и тепловыми потерями можно пренебречь.

Подсказка. Воспользуйтесь тем, что работа силы Ампера равна по модулю работе сторонних сил.

<<< К началу