单金属棒在双轨上电磁驱动和电磁阻尼问题分析

刘颖

单金属棒在匀强磁场中切割磁感线（平动或转动），在闭合回路中产生感应电流，导体棒因受到安培力作用而使得其合力发生变化，进而导致导体棒的速度发生变化.磁场对导体棒作用的效果引起空间位置的改变，这一做功的过程实现不同形式能量的转化.从能量转化的角度，安培力做正功是将电能转化为导体棒的机械能，做负功则把导体棒的机械能转化为闭合回路的焦耳热.

初始阶段从“力和运动”的视角来认识安培力作用的效能，通过合力的变化判断导体棒的运动，定性分析导体棒趋向稳态这一过程，对体现物理过程之美有着积极的意义.但在变力作用下趋向定态过程中相关物理量的求解必须利用功能关系才能实现.根据导体棒与双轨组成的闭合回路中有无电源分为有源和无源两类问题，列表对比如下.

1 有源和无源回路对比分析

单金属棒因外接电源而有电流，导体棒因此受到安培力作用而运动称之为电磁驱动，致使导体棒的机械能增加，这就实现了电源的电能向导体棒机械能的转化.同时因为外部电流流进闭合回路而实现电流做功，实现了用电器焦耳热的产生.因此从能量转化的视角分析电源的能量转化为导体棒的机械能和闭合回路这一系统的焦耳热.对于无源回路，因为导体棒的运动切割在闭合回路中产生感应电流，磁场对感应电流这一阻力做负功，实现导体棒的机械能或者外界提供的能量向闭合回路焦耳热的转变.