谈动生电动势的非静电力问题

如图,放在匀强磁场B中的导体棒ab无摩擦地向右做匀速切割磁感线运动(金属框架及ab棒的电阻均忽略不计),在ab棒中产生了稳定的动生电动势,此电动势的非静电力就是导体内部自由电子受到的洛伦兹力,洛伦兹力做功将机械能转化为电能,而动生电动势就等于洛伦兹力推动单位电荷(在这里     

匀强磁场中任意刚性导线的动生电动势

匀强磁场中导体做切割磁感线运动而产生的动生电动势公式E =B L v只适用于特定情形. 如何将其 推广是一个热点话题. 本文以导线微元动生电动势的一般公式和刚体运动特征为起点, 将动生电动势公式推广到 直导线的任意运动以及任意形状的刚性导线的任意运动情形, 得到了3条结论, 并对它们进行了证明     

匀强及非匀强磁场中Heisenberg XXX链的纠缠研究

研究了匀强及非匀强磁场中反铁磁体Heisenberg XXX链的近邻和次近邻纠缠.结果表明对基态情形,纠缠随磁场B变化呈现阶梯型结构,这可用来构建量子纠缠"放大器"或量子纠缠"开关".对有限温度情形,引进一非匀强磁场Bi=(-1)iB可以使近邻格点间纠缠在某些区域明显增大,而次近邻格点间纠缠则完全消失;同时引进非匀强磁场Bi=(-1)iB还可以使近邻格点纠缠的临界温度Tcn增大,且Tcn随B的增大而升高,这意味着我们可以通过调节B的大小而在任意温度下得到纠缠.     

浅议安培力与洛伦兹力

关于安培力与洛伦兹力,现行中专物理教材提到:“(磁场)作用在通电导线上的安培力,只不过是作用在运动电荷上的力(洛伦兹力)的宏观表现”.高级中学课本《物理》甲种本上说“安培力可以看成是这一段通电导体中所有定向运动的电荷所受洛伦兹力的总和”.那么定向运动的电子所受到的洛伦兹力是怎样成为载流导体的安培力的?本文就此问题谈谈自己的一点看法. 1 磁场中静止的载流导体如图所示的载流导体,电流强度为I,处在方向向左的匀强磁场B中,因为载流导体中每个定向运动的电子,都要受到一个洛伦兹力f_L的作用,其大小F_L=evB,方向沿 Z,这导致导体A侧出现负电荷的堆积,B侧出现正电荷的堆积,结果在载流导体上下两侧产生一个U_(BA)的电位差,形成一个沿 Z的横向电场E,故每个定向运动的电子受到一个沿—Z     

电磁感应现象中“电源”的探析

在电磁感应现象中,关于回路中两点间电势高低的判断与两点间电势差的分析计算是教学中的典型问题,解决此类问题的关键是弄清楚回路中哪部分导线是"电源",再利用磁场和电场的对称性与"基尔霍夫定律"进行计算,即可解决.本文以几个例题进行探析. 1 线圈部分在磁场外 [例1]用均匀导线做成的矩形线框abcd,ab＝1/2bc＝20 cm,线框的一半放在具有理想边界的均匀强磁场中,e,f分别为bc,ad边的中点,如图1(a)所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时,问e,f两点间的电势差多大?     

电磁感应中不闭合回路电势高低的判断和计算

讨论了导体棒在匀强磁场中切割磁感线,导体棒处在变化的磁场中,不闭合线圈处在变化的磁场中三种情况线产生的感应电动势的计算和两点电势高低的判断.     

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的单元教学思路与框架

立足于大概念教学理念,以培养学生的核心素养为目标,通过分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律,结合高考对这部分内容的考查特点,总结了带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的模型构建思路,绘制了以"弦"为分析问题核心和以"半径"为解决问题核心的框架,解决了带电粒子在匀强磁场中运动教学结构分散问题.用几道典型的题例证了用...     

电学中的几件"怪事"

1有电势差却没有电动势的"怪事" 如图1所示,线框abcd在匀强磁场中垂直于磁场方向向右平移,abcd面积中的磁通量没有变化.根据法拉第电磁感应定律,由于△φ=0,则应有E=0,没有感应电动势.但我们看ab和cd两根导线都切割了磁感线,有Ua＞Ub、Uc＜Ud.有电势差,却没有电动势.这岂非"怪事"?其实,可以将ab和cd分别视作电源,由于ab和cd长度相等,则Ua=Ud,Uc=Ub.这样我们可以将ab和cd分别视为两个电动势相等的电源的反串联.如图2所示,电源内部没有电流,也可理解为合电动势为零.若cd＞ab,如图3所示,当abcd向右平移时,△φ=0,E=0,但Ud＞Ua＞Ub.这时,可分别将dc、da、ab视为三个电源,如图4所示,仍可理解合电动势为零.如图5所示,若将abcd与负载相连,当线框向右运动时,负载中必然有电流.     

巧用“圆心圆”速解磁场题

质量为m、电荷量为q的大量粒子,以相同速率v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中,将在磁场中做半径为r-mv/bq的匀速圆周运动.若粒子运动中都经过磁场中某点P,则其轨迹圆的圆心集合是以P点为圆心、r为半径的圆(以下统称"圆心圆"),如图1虚线所示.以"圆心圆"知识为载体,考查学生综合应用数学、物理知识的试题,在近几年的高考和     

非匀强磁场中双量子位Heisenberg XY链的基态纠缠和热纠缠(英文)

研究了非匀强磁场中各向异性Heisenberg XY链的基态纠缠和热纠缠.结果表明对双量子位情形,纠缠与格点间耦合常数J、外部磁场B、各向异性参数γ和b的正负无关.对绝对零度情形,我们给出了纠缠C的解析表达式,并指出临界磁场Bc随磁场各向异性参数b的增大而增大.对有限温度情形,我们给出了γ=0时C的解析表达式和γ≠0时的数值模拟结果,结果发现引进非匀强磁场可以使纠缠在某些区域明显增大;同时我们还指出当γ=0时,纠缠存在的临界温度Tc仅是b的增函数,而当γ≠0时,它却由B和b共同决定.     

洛仑兹力公式中的V究竟是什么

运动电荷在磁场中所受的洛仑兹力 F=qV×B其中速度V的具体含义是什么?一般书上只是说,V是电荷q在磁场中的运动速度.而在实际中,存在三种理解:①电荷相对于磁场的速度[1].②载流导体中电荷相对于导体的速度.③电荷相对于观察者的速度. 如果磁场、载流导体和观察者相对静止,这些理解是等效的.但是,在一般情形下,①②两种理解是错误的,只有第③种理解才是正确的.下面我们分别说明.一、V不是电荷相对于磁场的速度 设空间某一区域有一均匀磁场B,一段导体以速度V向右运动.显然,无论是在相对于磁场静止的参考系K中,还是在相对于导体静止伪参考…     

通电轴对称导线在匀强磁场中所受的安培力

通电直导线置于匀强磁场中,会受到安培力的作用,此安培力大小为F=BIlsinθ.(Β:磁感应强度,Ι:通电导线上的电流强度,ι:导线长度,θ:磁场和导线的夹角)。F方向既垂直于导线,又垂直于磁场方向,可用左手定则来     

一道高考题的几个问题：解决和思考

2009年高考(江苏卷)第15题第2问: 如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计.导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直.长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成如图1类型装置,总质量为m,置于导轨上.导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出).线框的边长为d(d < l),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合.将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直.重力加速度为g.     

对导体棒在匀强磁场中极限速度的讨论

在中学物理教材中有这么一类变加速的问题, 定性判断的结果是物体最终要做匀速运动, 但是在通过 对导体棒在磁场中运动情况进行严密的数学推导后得出了一个和常规理解不同的结论: 匀强磁场中切割磁感线的 导体棒有可能无法达到匀速的状态,对这一熟知的结论进行了修正, 并且将该结论推广到高中其他类似的问题模 型中去, 比如在机车启动中的极限速度问题     

电磁感应中的“佯谬”与电磁感应定律的表述

一、电磁感应定律的两种 表述形式 当一固定导体回路内磁通量发生变化时,回路中将产生感生电动势 固定感是变化磁场激发的感应电场产生的。 另一方面,当导体切割磁通时,运动导体中的电子将受洛仑力 F=(v× B),而在导体中产生动生电动势 稳定 因此当B随时间而变,而导体回路整体或部分又因运动而切割磁通时,回路中的总电动势为 感+6动= (1)式应是电磁感应定律的普遍表述,概念很清晰,但是许多书却宁愿把牛曼(1845年)导出的公式作为电磁感应定律的普遍表述,大概是这一表述形式简洁,符合物理学家把电磁感应现象作统一表述的要求,一些书还从(2)…     

例析有界磁场中的对称特性

带电粒子在有界匀强磁场中的运动是高中物理的难点,也是历年高考的重点和热点.带电粒子在磁场中的运动轨迹是圆周(或圆弧).圆是中心对称图形,因而,充分利用带电粒子运动轨迹的对称性解决此类问题,往往会收到事半功倍的效果.现将带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动的对称特性总结     

解决电磁感应问题的基本思路与方法

正确理解电磁感应规律是研究电磁感应问题的关键,以下从两个方面来谈谈解决电磁感应问题的基本思路与方法．１正确理解电磁感应规律的概念 （１）△φ／△ｔ表示的是磁通量的变化率,当磁通量随时间均匀变化时,感应电动势与时间无关;当磁通量随时间非均匀变化时,由＝Ｎ△φ／△ｔ算出的是平均感应电动势．当导体在匀强磁场中匀速切割感线时,导体上的感应电动势不随时间变化;当导体在匀强磁场中变速切割磁感线时,导体上的感应电动势随时间变化,在这种情况下,只要以平均速度代替速度,就可以得到导体上的平均感应电动势． 如图１所示…     

区域磁场题型分类

带电粒子在匀强磁场中的运动是《磁场》一章的重点,多数题涉及的又是非完整的圆周运动,因而区域磁场中部分圆的运动问题就成了重中之重．下面就从区域磁场的特点入手,将这一部分题型分类如下：     

一道高考题与圆的不解之缘

题目:(2010年普通高校高考全国I卷第26题) 如图1所示,在0≤x≤3a区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在t=0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向夹角分布在0～180°范围内.已知沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P(3a,a)点离开磁场.     

论证安培环路定律的两点补充

关于真空中磁场的安培环路定律常常“只给出无限长直导线情形的证明,并把闭合积分环路L限制在与导线垂直的平面里”[1],接着就把这个定律推广到任意形状的空间闭合回路和任意形状的电流中去应用,这使初学者往往产生某些疑虑.为此,建议作两点补充:一、直圆柱面上任意闭合回路的B的环流 假设有一无限长载流直导线,流过的电流为1,今作一个底面垂直直导线,半径为r的直圆柱面(图一).根据毕奥-萨伐尔定律,圆柱面上各点的B的大小为方向为该点所在圆周的切线方向.因此,沿圆周闭合回路的B的环流为今统直圆柱面一周,任意作一闭合回路abca,则记ds—C…