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（浙江省平阳中学,浙江 平阳 325400）
【摘 要】人教社物理电磁感应规律的应用一节中,教材只是简单介绍了感应现象中非静电力的来源,为教师教学提供了很大的挖掘空间,教师可以根据自己学生的层次进行适当拓展,更好发挥教材的基础引导作用.
【关键词】电磁感应；非静电力；拓展
在人教社出版的高中物理选修3-2中,《电磁感应规律的应用》一节提到导体切割磁感线产生感应电动势的非静电力与洛伦兹力有关.本人觉得为解释疑点以及以后更好的理解分析此类相关问题,也为开阔学生视野、提升学生素养,在此教师有必要针对不同层次的学生进行分层的拓展探究.
拓展一：洛伦兹力总功为零
如图1,当导体棒CD在垂直纸面向里的磁场中以v1的速度向右切割时,导体中定向移动的电子有沿着杆的速度v2,所以电子的实际速度为v,F1、F2和F分别是与v1、v2和v对应的洛伦兹力的分力和合力.那么,作为非静电力的F1对电子的功率为P等于F1v2等于Fcosθ×vsinθ等于Fvsinθcosθ.看似洛伦兹力做了功,实际上它的另一个分力的功率为P′等于-F2v1等于-Fvsinθcosθ.所以总的功率P总等于P+P′等于0,洛伦兹力时刻不做功.
安培力:安培力,左手定则
拓展二：安培力的功与电路中电能的关系
当图1中的导体与其它用电器或电源构成一个回路时,其间会涉及复杂的功能转化关系,学生对相比机械功更为抽象的电功更是头疼.为具体安培力的功与电路中电能之间的关系,下面按电路特点分三种情况进行探讨.
情形1：当回路中无电源时
在上述拓展一中,设杆中定向移动的电子数目有N个,则所有电荷的洛伦兹力垂直于杆方向的分力之和在宏观上体现为杆所受的安培力,大小是NF2.所以安培力的功率可表示为PA等于-NFvsinθcosθ,同理这些电荷所受非静电力的总功率为P非等于NFvsinθcosθ.因此,导体棒与用电器组成回路时,安培力功率的绝对值时刻等于电路中的电功率,即克服安培力所做的功等于电路中产生的电能,若用电器是纯电阻,则更进一步可描述为克服安培力所做的功等于电路中产生的热能.我们平时在参考书上见到的电磁感应电路中安培力的功与电能的关系的结论大多是指这种情况下的.
情形2：当回路中有电源时
第一种情况如图2,电源的电流与电磁感应产生的电流是叠加而抵消的,而且E感>,E.此时杆中电子定向移动的情况如图1,若将这里的电源看成一被充电的用电器,则仍可以得到克服安培力所做的功等于电路中产生的电能的结论.
第二种情况如图2,电源的电流与电磁感应产生的电流是叠加而抵消的,而且E感<,E.此时杆中电子定向移动的情况如图3,虽然洛伦兹力总功仍为零,但分力F1是做负功的,而与F2对应的安培力则做了正功.同样若将切割的导体棒看成一被充电的用电器,则可认为安培力所做的功等于导体棒上损耗的电能（因导体棒无电阻）.
第三种情况为电路中有电源且电源的电流与电磁感应产生的电流是叠加而加强的（将图2中电源正负极对换）,此时杆内定向移动电荷所受洛伦兹力的做功情况还是如图1中的描述.但结论是克服安培力所做的功等于电路中导体棒切割磁场产生的电能,而不包括电源输出的电能.
情形3：当回路中有感生电动势时
在有感生电动势的回路中,除了洛伦兹力的分力外还有感生电场力会起着非静电力的作用.若有感生电场力F涡,且导体棒上非静电力的大小为F1+F涡,而洛伦兹力的总功率还是零,所以此情况下安培力的功率的大小会小于非静电力功率的大小.
综合情形1、2可知,导体棒上安培力的功的大小,不管正功（如图3）还是负功（如图1）,总是等于由洛伦兹力的另一个分力所对应的宏观情况下的功的大小,即与动生电动势对应的电能的大小,而克服安培力所做的功等于电路中产生的电能只是其中的特例.
总结：以上拓展一的作用是让学生知道导体棒切割磁感线时的非静电力来自洛伦兹力的同时,深刻理解洛伦兹力不做功的特点；拓展二则可以根据学生学情选择其中的几种情况,作用是从微观角度理解安培力做功与电能转化的关系,是本节教学打通课本知识与课外相应练习的一个接口,如果不及时利用本节课的情境进行拓展,在习题中将要花更多的时间弥补,则背离我们低碳高效的教学宗旨.
［责任编辑：汤静］
总结：本文是一篇关于安培力电能论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
安培力引用文献:
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