磁力勢能

磁力勢能：在磁場的作用下，物體傾向于往磁場能小的區(qū)域運動，所具有的能量。

這就說明“磁力勢能”轉(zhuǎn)化為重力勢能的判斷不能成立。

穩(wěn)恒磁場中的情況

磁矩在磁場中的勢能在均勻磁場B中,載流線圈的電流為I,面積為S(正法線方向n),以θ表示磁矩m=ISn與B的夾角,則在任意位置磁矩的勢能為

W= -IΦ= -IBScosθ= -mBcosθ= -m*B

其中勢能是位置(θ)的函數(shù),若以磁矩方向與磁場方向垂直(即θ=P/2)時的位置為零勢能點,則當磁矩與磁場平行時,線圈具有最小的勢能W= -mB,此時線圈最穩(wěn)定;而當磁矩與磁場反向時,線圈具有最大的勢能W=mB.若使線圈在0~π之間逆時針轉(zhuǎn)動,外力需克服磁力做功,此時勢能增加,反之,磁力做功,勢能減少.這是符合功能關(guān)系的.

變化磁場中的情況

如果一載流線圈的電流為I,面積為S,放在均勻磁場B中,磁場以dB/dt=a的勻速率變化,線圈法線方向與磁場方向相同,令t=0時勢能為0,則在任意時刻t的勢能為

W= -IΦ= -I

可見,在這種情況下,勢能是時間參量的函數(shù).在時間間隔△t=t₂-t₁內(nèi),磁力做功為

A=W₁-W₂=-ISat₁-(-ISat₂)=ISa△t

由此可知,若磁場以勻速率增加,即a>0,則A>0,表示磁力做正功,勢能減少;若磁場以勻速率減小,

即a<0,則A<0,表示外力克服磁力做功,勢能增加.從電磁感應(yīng)的角度看,磁場變化時,線圈中必產(chǎn)生感生電動勢E感反抗磁場的變化,若磁場以勻速率a變化,則由上式可得導體中的感應(yīng)電動勢

ε_感=-

該電動勢在時間間隔△t=t₂-t₁內(nèi)提供的電功為

要使磁場繼續(xù)變化,外界就必須克服感生電動勢做功,其值為感生電動勢做功的負值,兩式可得

A= -A_感

可見,克服感生電動勢做功所輸出的電能正是系統(tǒng)勢能的改變量.

勢能Potential Energy 物體由于具有做功的形勢而具有的能叫勢能.它是儲存于一個系統(tǒng)內(nèi)的能量，也可以釋放或者轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如動能由于各物體間存在相互作用而具有的、由各物體間相對位置決定的能叫勢能，又稱作位能，勢能是狀態(tài)量。 亦稱“位能”。由相互作用的物體之間的相對位置，或由物體內(nèi)部各部分之間的相對位置所確定的能叫做“勢能”。按作用性質(zhì)的不同，可以分為引力勢能、彈性勢能、電勢能和核勢能等。力學中勢能有引力勢能、重力勢能和彈力勢能。勢能不是屬于單獨物體所具有的，而是相互作用的物體所共有。

首先，設(shè)定零勢能面O，

①假定帶電量為 q的物體當先所在位置為A，若OA長為d，電場強度為E

（1）如果電場方向（電場線方向）沿OA方向，則物體在A點所具有的電勢能為-qEd；

（2）如果電場方向（電場線方向）沿AO方向，則物體在A點所具有的電勢能為qEd；

②假定帶電量為-q的物體當先所在位置為A，若OA長為d，電場強度為E

（1）如果電場方向（電場線方向）沿OA方向，則物體在A點所具有的電勢能為qEd；

（2）如果電場方向（電場線方向）沿AO方向，則物體在A點所具有的電勢能為-qEd；2100433B

勢能（potential energy)是儲存于一個系統(tǒng)內(nèi)的能量，也可以釋放或者轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。勢能是狀態(tài)量，又稱作位能。勢能不是屬于單獨物體所具有的，而是相互作用的物體所共有。所以，如果僅給出單一的物體，我們無法定義它所具有的勢能，這時往往需設(shè)定一個“零勢能面”，利用物體與該點的位置關(guān)系來計算勢能，繼而進行動能等其他種類能量的計算。

習慣上，將重力勢能零勢能面設(shè)定為大地，將電勢能零勢能面設(shè)為電荷起始位置，但本質(zhì)上，由于零勢能面是人為規(guī)定而不實際存在的，所以可將其設(shè)定為任何位置。

首先，設(shè)定零勢能面O，假定物體當先所在位置為A，若OA長為L（已知重力加速度為g）

（1）如果重力方向沿OA方向，則物體在A點所具有的重力勢能為-mgL；

（2）如果重力方向沿AO方向，則物體在A點所具有的重力勢能為mgL；