能量考慮

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介紹

宇宙中的一切物質都由稱為分子的微小粒子組成。它們透過某種吸引力相互吸引。分子之間存在分子間引力。宇宙中的每一個物體都不能在沒有外力的情況下移動。如果對物體施加力，它將被儲存在內部，然後以功的形式釋放。

能量考慮是什麼意思？

能量考慮給出了施加的力和施加該力所需的能量之間的關係。楞次定律與動量守恆定律相符。在討論能量考慮時，有兩個因素很重要，例如楞次定律和能量守恆定律。它採用與能量守恆定律相關的電動勢運動的概念。

能量守恆定律

需要做功的物理系統的容量稱為系統的能量，它是一個標量。它以多種形式出現。能量的 SI 單位是焦耳。

能量用於為我們正在使用的裝置供電，例如熱、光等。不同的能源主要用於發電。能量是一個對生命非常重要的基本量。能量轉換是將一種形式的能量轉換為另一種形式能量的過程。所有形式的能量都與運動有關。

根據能量守恆定律，一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，能量既不能被破壞也不能被產生。換句話說，如果系統是孤立的，則系統的總能量不會改變，它保持不變。

楞次定律

當載流導體放置在磁場中時，磁通量會發生變化。由於這種磁通量變化，電路中會感應出電動勢。感應電動勢的方向由楞次定律給出。由此，感應電動勢由下式給出：

$$\mathrm{E=-N\frac{d \phi}{dt}}$$

讓我們考慮一下連線有電流表的線圈。讓磁體的北極朝著線圈移動。如果磁體保持在其位置不變，則電流表沒有偏轉。

如果磁體的北極向線圈移動，則顯示一側偏轉。如果它遠離線圈移動，則偏轉方向相反。

如果磁體快速地向線圈靠近或遠離線圈，則會發生較大的偏轉。這是由於線圈中感應的電動勢造成的。如果北極向線圈移動，則感應電動勢的方向相反，這使得線圈靠近磁鐵的一側表現為北極。

因此會發生偏轉。如果北極遠離線圈移動，則線圈靠近磁鐵的一側表現為南極。並且沒有偏轉。

同樣，對於南極，如果它靠近線圈，則線圈靠近磁鐵的一側表現為南極，併發生偏轉。如果它遠離線圈移動，則靠近的一側表現為北極。

圖片即將推出

Keministi，楞次定律演示，CC0 1.0

能量考慮作為定量研究

這裡將定量地討論能量考慮。在討論給出能量和力之間關係的考慮時，應考慮兩個概念。它們是楞次定律和能量守恆定律。讓我們考慮一個矩形導體，其邊為 PQ、QR、RS 和 SQ。其中，三邊 QR、RS 和 SQ 是固定的，邊 PQ 可以自由移動。讓我們取可移動導體的電阻為 r。因此，與其他三邊相關的電阻與電阻 r 相比可以忽略不計。如果我們在導體上施加電壓，則透過它們的電流由下式給出：

$$\mathrm{I=\frac{emf}{電壓}=\frac{\varepsilon}{
u}}$$

$$\mathrm{I=\frac{Blv}{r}}$$

如果線圈放置在磁場中，則存在電流，該電流對導體施加力。作用線上圈上的力與導體線圈的運動方向相反。作用線上圈上的力由下式給出：

$$\mathrm{F=IlB}$$

$$\mathrm{F=\frac{Blv}{r}\times lB}$$

$$\mathrm{F=\frac{B^{2} l^{2}
u}{r}}$$

這裡 B 表示系統的磁場強度

l 表示運動臂的長度

$\mathrm{
u}$ 表示運動臂在磁場中的速度

r 表示臂的電阻

由於感應電動勢，運動臂以速度 v 推動。導體運動所需的功率為

$$\mathrm{功率=力 \times 速度}$$

$$\mathrm{F=\frac{B^{2} l^{2}
u}{r}\times
u}$$

$$\mathrm{P=\frac{B^{2} l^{2}
u^{2}}{r}}$$

這種能量以熱的形式耗散。

$$\mathrm{P=I^{2} r}$$

$$\mathrm{I^{2} r=\frac{B^{2} l^{2}
u^{2}}{r}}$$

根據法拉第電磁感應定律

$$\mathrm{\varepsilon=\frac{d \phi}{dt}}$$

我們已經知道 $$\mathrm{\varepsilon=Ir}$$

$$\mathrm{I=\frac{dQ}{dt}}$$

$$\mathrm{\varepsilon=\frac{dQ}{dt} r}$$

因此 $$\mathrm{\frac{d \phi}{dt}=\frac{dQ}{dt} r}$$

$$\mathrm{dQ=\frac{d \phi}{r}}$$

結論

在本教程中，詳細討論了關於能量考慮和能量守恆定律的事實。還討論了楞次定律和能量考慮作為定量研究。

常見問題

Q1. 什麼是能量轉換？

答：能量是一個對生命非常重要的基本量。能量轉換是將一種形式的能量轉換為另一種形式能量的過程。所有形式的能量都與運動有關。

Q2. 能源有哪些？

答：能源可分為兩類，即可再生能源和不可再生能源。可再生能源是從流動資源（如風、潮汐、陽光等）獲得的能源。從無法替代的自然資源中獲得的能量稱為不可再生能源。化石燃料和核能是不可再生能源的一些例子。

Q3. 給出一些能量守恆的例子。

答：在炸藥爆炸中，其中儲存的化學能轉化為動能、熱能和光能。透過將動能、熱能和光能相加計算出的總能量等於初始化學能。同樣，在揚聲器中，電能轉換為聲能。

Q4. 能量守恆的後果是什麼？

答：第一個主要後果是系統的永動機不可能存在。也就是說，機器不可能在沒有任何干擾的情況下持續提供能量。所有系統都沒有平移對稱性。因此，並非所有系統的能量守恆都是可能的。

Q5. 楞次定律有哪些應用？

答：楞次定律有很多用途。其中，一些列舉如下。它在列車的制動系統、金屬探測器、交流發電機、麥克風、平衡渦流和讀卡器中很有用。