磁力势能

磁力势能：在磁场的作用下，物体倾向于往磁场能小的区域运动，所具有的能量。

这就说明“磁力势能”转化为重力势能的判断不能成立。

稳恒磁场中的情况

磁矩在磁场中的势能在均匀磁场B中,载流线圈的电流为I,面积为S(正法线方向n),以θ表示磁矩m=ISn与B的夹角,则在任意位置磁矩的势能为

W= -IΦ= -IBScosθ= -mBcosθ= -m*B

其中势能是位置(θ)的函数,若以磁矩方向与磁场方向垂直(即θ=P/2)时的位置为零势能点,则当磁矩与磁场平行时,线圈具有最小的势能W= -mB,此时线圈最稳定;而当磁矩与磁场反向时,线圈具有最大的势能W=mB.若使线圈在0~π之间逆时针转动,外力需克服磁力做功,此时势能增加,反之,磁力做功,势能减少.这是符合功能关系的.

变化磁场中的情况

如果一载流线圈的电流为I,面积为S,放在均匀磁场B中,磁场以dB/dt=a的匀速率变化,线圈法线方向与磁场方向相同,令t=0时势能为0,则在任意时刻t的势能为

W= -IΦ= -I

可见,在这种情况下,势能是时间参量的函数.在时间间隔△t=t₂-t₁内,磁力做功为

A=W₁-W₂=-ISat₁-(-ISat₂)=ISa△t

由此可知,若磁场以匀速率增加,即a>0,则A>0,表示磁力做正功,势能减少;若磁场以匀速率减小,

即a<0,则A<0,表示外力克服磁力做功,势能增加.从电磁感应的角度看,磁场变化时,线圈中必产生感生电动势E感反抗磁场的变化,若磁场以匀速率a变化,则由上式可得导体中的感应电动势

ε_感=-

该电动势在时间间隔△t=t₂-t₁内提供的电功为

要使磁场继续变化,外界就必须克服感生电动势做功,其值为感生电动势做功的负值,两式可得

A= -A_感

可见,克服感生电动势做功所输出的电能正是系统势能的改变量.

势能Potential Energy 物体由于具有做功的形势而具有的能叫势能.它是储存于一个系统内的能量，也可以释放或者转化为其他形式的能量，如动能由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能叫势能，又称作位能，势能是状态量。 亦称“位能”。由相互作用的物体之间的相对位置，或由物体内部各部分之间的相对位置所确定的能叫做“势能”。按作用性质的不同，可以分为引力势能、弹性势能、电势能和核势能等。力学中势能有引力势能、重力势能和弹力势能。势能不是属于单独物体所具有的，而是相互作用的物体所共有。

首先，设定零势能面O，

①假定带电量为 q的物体当先所在位置为A，若OA长为d，电场强度为E

（1）如果电场方向（电场线方向）沿OA方向，则物体在A点所具有的电势能为-qEd；

（2）如果电场方向（电场线方向）沿AO方向，则物体在A点所具有的电势能为qEd；

②假定带电量为-q的物体当先所在位置为A，若OA长为d，电场强度为E

（1）如果电场方向（电场线方向）沿OA方向，则物体在A点所具有的电势能为qEd；

（2）如果电场方向（电场线方向）沿AO方向，则物体在A点所具有的电势能为-qEd；2100433B

势能（potential energy)是储存于一个系统内的能量，也可以释放或者转化为其他形式的能量。势能是状态量，又称作位能。势能不是属于单独物体所具有的，而是相互作用的物体所共有。所以，如果仅给出单一的物体，我们无法定义它所具有的势能，这时往往需设定一个“零势能面”，利用物体与该点的位置关系来计算势能，继而进行动能等其他种类能量的计算。

习惯上，将重力势能零势能面设定为大地，将电势能零势能面设为电荷起始位置，但本质上，由于零势能面是人为规定而不实际存在的，所以可将其设定为任何位置。

首先，设定零势能面O，假定物体当先所在位置为A，若OA长为L（已知重力加速度为g）

（1）如果重力方向沿OA方向，则物体在A点所具有的重力势能为-mgL；

（2）如果重力方向沿AO方向，则物体在A点所具有的重力势能为mgL；