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运用洛伦兹力解释导体棒切割磁感线的情况
作者：王婷
来源：《试题与研究·教学论坛》2017年第19期
摘 要：在学习法拉第电磁感应定律特例导体棒切割磁感线运动时，感应电动势E=BLV，要求磁场、导体棒、速度必须三者两两垂直。然而有几种常见情况，学生容易出错和混淆。就连初中已经接触到的磁感线切割，很多学生到现在还是无法准确认识到何为切割。 关键词： 切割；有效长度；有效速度；割断；洛伦兹力
在学习法拉第电磁感应定律特例导体棒切割磁感线运动时，感应电动势E=BLV，要求磁场、导体棒、速度必须三者两两垂直。有几种常见情况，容易出错和混淆。在这里，我准备用洛伦兹力的角度解释这个要求的必要性。 一、如何理解“割断”
如图所示，导体棒处在垂直于纸面向里的磁场。
1.当导体棒向左运动，不切割磁感线，不产生感应电动势。
如图所示当导体棒，向左运动，导体棒上的电子一起向左运动，会受到向上的洛伦兹力，而不能在导体棒两端聚集电荷形成电势差。
2.导体棒向下运动时，电子一起向下运动，根据左手定则，会受到向左的洛伦兹力，电子向导体棒左端运动。积累电荷而在导体棒两端形成电势差。
在这地方必须提出来的是，其实电荷的运动并不是单纯的向下，而是左偏下，只是向左的分速度所对应的洛伦兹力向上，对两侧积累电荷无用，所以这里的动生电动势和洛伦兹力不做功并不矛盾。
3.导体棒沿着磁场线运动，根据左手定则，电子不受洛伦兹力。 对于导体棒切割磁感线产生动生电动势，何为割断就显而易见了。 二、L，V，B三者互相垂直时E=BLV
导体棒上的电子随着导体棒一起向右运动就会受到向下的洛伦兹力，在b端积累负电荷，在a端积累正电荷形成电场。电子会受向上的电场力。但最终会达到电场力与洛伦兹力平衡。