导体细杆运动时,切割磁感应线,在回路中产生感应电动势与感应电流,细杆将受到安培力的作用,安培力的方向与细杆的运动方向相反,使细杆减速,随着速度的减小,感应电流和安培力也减小,最后杆将停止运动,感应电流消失.在运动过程中,电阻丝上产生的焦耳热,全部被容器中的气体吸收. 根据能量守恒定律可知,杆从v0减速至停止运动的过程中,电阻丝上的焦耳热Q应等于杆的初动能,即
(1) 容器中的气体吸收此热量后,设其温度升高T,则内能的增加量为
(2) 在温度升高T的同时,气体体积膨胀,推动液柱克服大气压力做功.设液柱的位移为 ,则气体对外做功
(3) 就是气体体积的膨胀量
(4) 由理想气体状态方程 ,注意到气体的压强始终等于大气压 ,故有
(5) 由热力学第一定律
(6) 由以上各式可解得