安培力和焦耳热的关系

高中的电子磁学是一个重点，也是一个难点，很多同学在学习过程当中碰到了很多的疑难问题，今天我们解决一个：安培力转化为焦耳热的问题。

如上图所示，一根导棒在导轨上切割磁感线，磁场垂直纸面向内。当导体棒切在向右的外力F作用下切割磁感线，产生感应电流，感应电流，产生向左安培力。感应电流在回路中，经过电阻产生焦耳热，那么这个较热和安培力做功有什么关系呢？

一般情况下老师就会给你解释：安培力所做的功，就等于产生的焦耳热。如果实在不理解就可以记住，那我们可以简单的从功能关系去解释这件事情，首先把外力f和导体棒和这个矩形轨道看做一个整体。在外力F的做用下，外力F做功就转化为了这个导体棒的动能和在这个回路当中所产生的较热。

隔离法，以导体棒为研究对象，外力F所做的功就转化为了导体方的动能和安培力所做的负功。

整体隔离法研究以后，我们发现安培力所做的负功和焦耳热数值上是相等的。

举个例子

如图所示,一U形光滑导轨串有一电阻R,放置在匀强的外磁场中,导轨平面与磁场方向垂直。一电阻可以忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上,可沿导轨方向平移。现从静止开始对ab杆施加向右的恒力F,若忽略杆和U形导轨的自感,则在杆的运动过程中,下列哪种说法是正确的（ ）

A. 外磁场对载流杆ab作用力对ab杆做功，但外磁场的能量是不变的

B. 外力F的功总是等于电阻R上消耗的功

C. 外磁场对载流杆ab作用力的功率与电阻R上消耗的功率两者的大小是相等的

D. 电阻R上消耗的功率存在最大值

解答：

导体棒克服安培力做功全部转化为整个回路的热量，根据能量守恒判断外力做功等于电阻R上消耗的焦耳热和导体棒的动能．

A. 当ab杆向右运动时，根据楞次定律判断可知ab杆所受的安培力方向向左，对杆ab做负功，回路中产生电能，这个电能是通过恒力做功由外界提供的，外磁场的能量不变。故A正确。B. 根据能量守恒定律得，外力F对杆ab做的功等于电阻R上消耗的电能和金属杆的动能之和，则外力F的功总是大于电阻R上消耗的功。故B错误。C. 磁场对杆ab的作用力做功的功率等于整个回路消耗的总功率，即等于电阻R上消耗的电功率。故C正确。D. 当导体棒所受的安培力和外力F相等时，速度最大，产生的感应电流最大，则电阻R上消耗的电功率最大。故D正确。故选：ACD.