法拉第电磁感应定律、自感

1、一、感应电动势一、感应电动势1.1.感应电动势感应电动势: :在在 中产生的电动势中产生的电动势. . 产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于 . .导导 体的电阻相当于体的电阻相当于 . .2.2.感应电流与感应电动势的关系感应电流与感应电动势的关系: :遵守遵守 定律定律, ,即即I I= = . .法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感自感电磁感应现象电磁感应现象电源电源电源内阻电源内阻闭合电路闭合电路欧姆欧姆rRE二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1.1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 (1)(1)定律内容定律内容: :电路中感应电动势

2、的大小电路中感应电动势的大小, ,跟穿过跟穿过 这一电路的这一电路的 成正比成正比. . (2) (2)公式公式: : . .2.2.导体切割磁感线的情形导体切割磁感线的情形 (1)(1)一般情况一般情况: :运动速度运动速度v v和磁感线方向夹角为和磁感线方向夹角为 , , 则则E E= = . . (2) (2)常用情况常用情况: :运动速度运动速度v v和磁感线方向垂直和磁感线方向垂直, ,则则 E E= = . .磁通量的变化率磁通量的变化率tnEBlvBlvsinsinBlvBlv(3)(3)导体棒在磁场中转动导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴导体棒以端点为轴, ,在匀强磁场中垂直于

3、磁感线方在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势向匀速转动产生感应电动势E E= =Bl Bl = =( (平均速度取中点位置线速度平均速度取中点位置线速度 ).).E E= =n n 往往用来求往往用来求t t时间内的平均感应电动势时间内的平均感应电动势; ;而而E E= =BlBlv vsin sin 常用来求瞬时感应电动势常用来求瞬时感应电动势. .但两公式但两公式又是统一的又是统一的, ,一般来说一般来说, ,公式公式E E= =n n 适用于磁场变化适用于磁场变化求感应电动势求感应电动势, ,E E= =BlvBlv用于导体切割磁感线求感应电动用于导体切割磁感线求感应电动势

4、势. .vl21tt221Bl三、自感和涡流三、自感和涡流1.1.互感现象互感现象 两个线圈之间并没有导线相连两个线圈之间并没有导线相连, ,但当一个线圈中的电但当一个线圈中的电 流变化时流变化时, ,它所产生的变化的它所产生的变化的 会在另一个线会在另一个线 圈中产生圈中产生 的现象的现象. .互感现象可以把能量互感现象可以把能量 由一个线圈传递到另一个线圈由一个线圈传递到另一个线圈, , 就是利用互就是利用互 感现象制成的感现象制成的. .2.2.自感现象自感现象 当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时, ,它产生的变化的磁场不它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势

5、仅在邻近的电路中激发出感应电动势, ,同样也在它本同样也在它本身激发出感应电动势的现象身激发出感应电动势的现象. .磁场磁场感应电动势感应电动势变压器变压器3.3.自感电动势自感电动势 (1)(1)定义定义: :在在 中产生的感应电动势中产生的感应电动势. . (2) (2)表达式表达式: : . . (3) (3)自感系数自感系数L L 相关因素相关因素: :与线圈的与线圈的 、形状、形状、 以及是以及是否有铁芯有关否有铁芯有关. . 单位单位: :亨利亨利(H,1 mH=(H,1 mH= H,1 H= H,1 H= H. H.自感现象自感现象tILE大小大小匝数匝数1010-3-31010

6、-6-61.1.感应电动势感应电动势E E的大小决定于穿过电路的磁通量的的大小决定于穿过电路的磁通量的 变化率变化率 , ,而与而与 的大小和的大小和 的大小没有必的大小没有必然的关系然的关系, ,与电路的电阻与电路的电阻R R无关无关. .感应电流的大小与感应电流的大小与 E E和回路总电阻和回路总电阻R R有关有关. .2.2.磁通量的变化率磁通量的变化率 是是 t t图象上某点切线的图象上某点切线的 斜率斜率. .3.3.在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有两种方式在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有两种方式: :一是磁感应强度一是磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场的回路面积发垂直于磁

7、场的回路面积发 生变化生变化, ,此时此时E E= =nB nB ; ;二是垂直于磁场的回路二是垂直于磁场的回路面积面积不变不变, ,磁感应强度发生变化磁感应强度发生变化, ,此时此时E E= =n n S, S,其其中中 是是B Bt t图象的斜率图象的斜率. .热点一热点一 对法拉第电磁感应定律的理解对法拉第电磁感应定律的理解tttStBtB4.4.公式公式E E= = 与与E E= =BlvBlvsin sin 的区别和联系的区别和联系 (1)(1)区别区别: :一般来说一般来说, ,E E= = 求出的是求出的是t t时间内的时间内的 平均感应电动势平均感应电动势. .公式公式E E=

8、 =BlBlv vsin ,sin ,若若v v为瞬时速为瞬时速 度度, ,则则E E为瞬时电动势为瞬时电动势; ;若若v v为平均速度为平均速度, ,则则E E为平均为平均电动势电动势. . 求得的电动势是整个回路的感应电动势求得的电动势是整个回路的感应电动势, ,而不是回而不是回路中某段导体的感应电动势路中某段导体的感应电动势. .整个回路的感应电动整个回路的感应电动势为零时势为零时, ,其回路中某段导体的感应电动势不一定其回路中某段导体的感应电动势不一定为零为零. .如正方形线框在磁场中垂直于磁感线做匀速如正方形线框在磁场中垂直于磁感线做匀速运动运动. .tt(2)(2)联系联系: :公

9、式公式E E= = 与与E E= =BlvBlvsin sin 是统一的是统一的. .当当E=E= 中的中的t t00时时, ,则则E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势, ,只是由只是由于高中数学知识的限制于高中数学知识的限制, ,我们现在不能这样求出感我们现在不能这样求出感应电动势应电动势. .公式公式E E= =BlvBlvsin sin 中的中的v v若代入平均速度若代入平均速度, ,则求出的则求出的E E为平均感应电动势为平均感应电动势. .tt热点二热点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算1.1.导体平动切割磁感线产生的感应电动势导体平动切割磁感

10、线产生的感应电动势 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算 式式E E= =BlBlv v, ,应从以下几个方面理解和掌握应从以下几个方面理解和掌握: : (1) (1)正交性正交性 本公式是在一定条件下得出的本公式是在一定条件下得出的, ,除了磁场是匀强磁除了磁场是匀强磁场外场外, ,还需还需B B、l l、v v三者相互垂直三者相互垂直. .实际问题中当它实际问题中当它们不相互垂直时们不相互垂直时, ,应取垂直的分量进行计算应取垂直的分量进行计算. .如一个与水平面成如一个与水平面成 角的宽为角的宽为l l的的U U型框架中型框架中, ,一金属

11、棒一金属棒MNMN自导轨上自导轨上滑下滑下, ,当速度为当速度为v v时时, ,由于由于B B与与v v不垂不垂直直, ,可把可把v v分解为垂直分解为垂直B B的的v v1 1和平行和平行于于B B的的v v2 2, ,则则E E= =BlBlv v1 1= =BlBlv vcos .(cos .(如如图图1 1所示所示) )(2)(2)平均性平均性导体平动切割磁感线时导体平动切割磁感线时, ,若若 为平均速度为平均速度, ,则则E E为平为平均感应电动势均感应电动势, ,即即E E= =BlBl . .(3)(3)瞬时性瞬时性若若v v为瞬时速度为瞬时速度, ,则则E E亦为相应的瞬时感应

12、电动势亦为相应的瞬时感应电动势. .图图1 1vv(4)(4)有效性有效性导体平动切割磁感线导体平动切割磁感线, ,l l为导体两为导体两端点的有效长度端点的有效长度, ,若若l lB B, ,l lv v, ,则则E=BlE=Blv v. .如图如图2 2所示的导线切割磁所示的导线切割磁感线的运动中感线的运动中, ,运用运用E E= =BlBlv v公式求公式求a a、b b两点感应电动势时两点感应电动势时, ,都以虚线的长度都以虚线的长度l l为各自的为各自的有效长度有效长度, ,即感应电动势都为即感应电动势都为E E= =BlBlv v. .(5)(5)相对性相对性E E= =BlBlv

13、 v中的速度中的速度v v是相对于磁场是相对于磁场B B的速度的速度, ,若磁场也运若磁场也运动时动时, ,应注意速度间的相对关系应注意速度间的相对关系. .图图2 22.2.导体转动切割磁感线产生的感导体转动切割磁感线产生的感 应电动势应电动势 当求导体在垂直于磁场的平面当求导体在垂直于磁场的平面 内因绕一端以角速度内因绕一端以角速度 匀速转动匀速转动 而切割磁感线产生感应电动势时而切割磁感线产生感应电动势时, , 如图如图3 3所示所示. .E E= =BlBlv v中中= =BlBl = = BlBl2 2 . .式中的式中的v v中中为为导体杆中点的转动线速度导体杆中点的转动线速度(

14、(v v中中实为整个杆的平均速实为整个杆的平均速度度 ).).2121图图3 320Avv特别提示特别提示在利用在利用E E= =BlBlv v计算电动势时计算电动势时, ,要特别注意要特别注意: :先判定属先判定属于上述哪种情况于上述哪种情况, ,是否符合公式的使用条件是否符合公式的使用条件. .交流与思考交流与思考: :做切割磁感线运动的导体相当于电源做切割磁感线运动的导体相当于电源, ,如何判断其正负极如何判断其正负极? ?提示提示: :产生感应电动势的导体相当于电源产生感应电动势的导体相当于电源, ,在电源内在电源内部电流由低电势流向高电势部电流由低电势流向高电势, ,常由此来确定电源

15、的常由此来确定电源的正负极及内外电路电势的高低正负极及内外电路电势的高低. .热点三热点三 通电自感和断电自感的比较通电自感和断电自感的比较通电自感通电自感断电自感断电自感电路图电路图特别提示特别提示1.1.通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反且与电流方向相反, ,此时含线圈此时含线圈L L的支路相当于断开的支路相当于断开. .2.2.断开时线圈产生的自感电动势与原电流方向相断开时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同同, ,在与线圈串联的回路中在与线圈串联的回路中, ,线圈相当于电源线圈相当于电源, ,它提它提供的电流从原来的供的电流

16、从原来的I IL L逐渐变小逐渐变小. .但流过灯但流过灯A A的电流方的电流方向与原来相反向与原来相反. .3.3.自感电动势只是延缓了过程的进行自感电动势只是延缓了过程的进行, ,但它不能使但它不能使过程停止过程停止, ,更不能使过程反向更不能使过程反向. .交流与思考交流与思考: :如何判断断电自感中小灯泡是否闪亮如何判断断电自感中小灯泡是否闪亮一下才熄灭一下才熄灭? ?题型题型1 1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律E E= =n n 的应用的应用【例例1 1】如图如图4 4所示所示, ,导线全部为裸导导线全部为裸导线线, ,半径为半径为r r的圆内有垂直于圆平面的圆内有垂直于圆平

17、面的匀强磁场的匀强磁场, ,磁感应强度为磁感应强度为B B, ,一根一根长度大于长度大于2 2r r的导线的导线MNMN以速率以速率v v在圆在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端环上无摩擦地自左端匀速滑到右端. .电路的固定电电路的固定电阻为阻为R R, ,其余电阻不计其余电阻不计, ,求求MNMN从圆环的左端滑到右端的从圆环的左端滑到右端的过程中电阻过程中电阻R R上的电流的平均值和通过电阻上的电流的平均值和通过电阻R R的电荷的电荷量量. .t图图4 4题型探究题型探究变式练习变式练习1 1 如图如图5 5所示所示, ,空间存在垂空间存在垂直于纸面的均匀磁场直于纸面的均匀磁场, ,在半径为在

18、半径为a a的圆的圆形区域内、外形区域内、外, ,磁场方向相反磁场方向相反, ,磁感应磁感应强度的大小均为强度的大小均为B B. .一半径为一半径为b b, ,电阻为电阻为R R的圆形导线环放置在纸面内的圆形导线环放置在纸面内, ,其圆心与圆形区域的其圆心与圆形区域的中心重合中心重合, ,在内、外磁场同时由在内、外磁场同时由B B均匀地减小到零的均匀地减小到零的过程中过程中, ,通过导线截面的电荷量通过导线截面的电荷量q q为多少？为多少？图图5 5题型题型2 2 公式公式E E= =BlBlv v的应用的应用【例例2 2】 在范围足够大在范围足够大, ,方向竖直向下方向竖直向下的匀强磁场中的

19、匀强磁场中, ,B B=0.2 T,=0.2 T,有一水平放置有一水平放置的光滑框架的光滑框架, ,宽度为宽度为L L=0.4 m,=0.4 m,如图如图6 6所所示示, ,框架上放置一质量为框架上放置一质量为0.05 kg,0.05 kg,电阻电阻为为1 1 的金属杆的金属杆cdcd, ,框架电阻不计框架电阻不计. .若若cdcd杆以恒定加速度杆以恒定加速度a a=2 m/s=2 m/s2 2, ,由静止开由静止开始做匀变速运动始做匀变速运动, ,则则(1)(1)在在5 s5 s内平均感应电动势是多少内平均感应电动势是多少? ?(2)(2)第第5 s5 s末末, ,回路中的电流多大回路中的电

20、流多大? ?(3)(3)第第5 s5 s末末, ,作用在作用在cdcd杆上的水平外力多大杆上的水平外力多大? ?图图6 6变式练习变式练习2 2 如图如图7 7所示所示, ,水平放置的平水平放置的平行金属导轨行金属导轨, ,相距相距l l=0.50 m,=0.50 m,左端接一左端接一电阻电阻R R=0.20 ,=0.20 ,磁感应强度磁感应强度B B=0.40 T,=0.40 T,方向垂直于导轨平面的匀强磁场方向垂直于导轨平面的匀强磁场, ,导体导体棒棒abab垂直放在导轨上垂直放在导轨上, ,并能无摩擦地沿并能无摩擦地沿导轨滑动导轨滑动, ,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计导轨和导体棒的电阻

21、均可忽略不计. .当当abab以以v v=4.0 m/s=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时的速度水平向右匀速滑动时, ,求求: :(1)(1)abab棒中感应电动势的大小棒中感应电动势的大小, ,并指出并指出a a、b b哪端电哪端电势高势高. .(2)(2)回路中感应电流的大小回路中感应电流的大小. .(3)(3)维持维持abab棒做匀速直线运动的水平外力棒做匀速直线运动的水平外力F F的大小的大小. .图图7 7题型题型3 3 自感现象自感现象【例例3 3】 如图如图8 8所示所示, ,a a、b b灯分别标灯分别标有有“36 V,40 W”36 V,40 W”和和“36 V,25

22、W”,36 V,25 W”,闭合电键闭合电键, ,调节调节R R, ,能使能使a a、b b都正常都正常发光发光. .断开电键后重做实验断开电键后重做实验, ,电键闭电键闭合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断开电键开电键, ,又将看到什么现象？又将看到什么现象？图图8 8变式练习变式练习3 3 如图如图9 9所示的电路所示的电路中中, ,a a、b b为两个完全相同的灯泡为两个完全相同的灯泡, ,L L为自感线圈为自感线圈, ,E E为电源为电源,S,S为开关为开关. .关于关于两灯泡点亮和熄灭的先后次两灯泡点亮和熄灭的先后次序序, ,下列说

23、法正确的是下列说法正确的是 ( )( )A.A.合上开关合上开关, ,a a先亮先亮, ,b b后亮后亮; ;断开开关断开开关, ,a a、b b同时熄灭同时熄灭B.B.合上开关合上开关, ,b b先亮先亮, ,a a后亮后亮; ;断开开关断开开关, ,a a先熄灭先熄灭, ,b b后后 熄灭熄灭C.C.合上开关合上开关, ,b b先亮先亮, ,a a后亮后亮; ;断开开关断开开关, ,a a、b b同时熄灭同时熄灭D.D.合上开关合上开关, ,a a、b b同时亮同时亮; ;断开开关断开开关, ,b b先熄灭先熄灭, ,a a后熄灭后熄灭C C图图9 9题型题型4 电磁感应定律与力学知识的综

24、合应用电磁感应定律与力学知识的综合应用【例例4 4】 图图1010为飞缆系统的简化模型示意图为飞缆系统的简化模型示意图, ,图中图中两个物体两个物体P P、Q Q的质量分别为的质量分别为m mP P、m mQ Q, ,柔性金属柔性金属图图1010缆索长为缆索长为l l, ,外有绝缘层外有绝缘层, ,系统在近地轨道做圆周运系统在近地轨道做圆周运动动, ,运动过程中运动过程中Q Q距地面高度为距地面高度为h h. .设缆索总保持指设缆索总保持指向地心向地心, ,P P的速度为的速度为v vP P. .已知地球半径为已知地球半径为R R, ,地面的重地面的重力加速度为力加速度为g g. .缆索长为缆

25、索长为l l, ,外有绝缘层外有绝缘层, ,系统在近地轨道做圆周运系统在近地轨道做圆周运动动, ,运动过程中运动过程中Q Q距地面高度为距地面高度为h h. .设缆索总保持指设缆索总保持指向地心向地心, ,P P的速度为的速度为v vP P. .已知地球半径为已知地球半径为R R, ,地面的重地面的重力加速度为力加速度为g g. .(1)(1)飞缆系统在地磁场中运动飞缆系统在地磁场中运动, ,地磁场在缆索所在处地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为的磁感应强度大小为B B, ,方向垂直于纸面向外方向垂直于纸面向外. .设缆索设缆索中无电流中无电流, ,问缆索问缆索P P、Q Q哪端电势高哪端电势

26、高? ?此问中可认为缆此问中可认为缆索各处的速度均近似等于索各处的速度均近似等于v vP P, ,求求P P、Q Q两端的电势差两端的电势差. .(2)(2)设缆索的电阻为设缆索的电阻为R R1 1, ,如果缆索两端物体如果缆索两端物体P P、Q Q通过周通过周围的电离层放电形成电流围的电离层放电形成电流, ,相应的电阻为相应的电阻为R R2 2, ,求缆索所求缆索所受的安培力多大受的安培力多大? ?(3)(3)求缆索对求缆索对Q Q的拉力的拉力F FQ Q. .如图如图1111所示所示, ,金属杆金属杆abab放放在光滑的水平金属导轨上在光滑的水平金属导轨上, ,与导与导轨组成闭合矩形电路轨

27、组成闭合矩形电路, ,长长l l1 1=0.8 m,=0.8 m,宽宽l l2 2=0.5 m,=0.5 m,回路总电阻回路总电阻R R=0.2 ,=0.2 ,回路处在竖直方向的磁场中回路处在竖直方向的磁场中, ,金属金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量杆用水平绳通过定滑轮连接质量M M=0.04 kg=0.04 kg的木块的木块, ,磁感应强度从磁感应强度从B B0 0=1 T=1 T开始随时间均开始随时间均匀增强匀增强,5 s,5 s末木块将离开水平面末木块将离开水平面, ,不计一切摩擦不计一切摩擦, ,g g取取10 m/s10 m/s2 2. .求回求回路中的电流强度路中的电流强度. .图

28、图11111.1.如图如图1212所示是测定自感系数很大的所示是测定自感系数很大的 线圈线圈L L直流电阻的电路直流电阻的电路, ,L L两端并联两端并联 一只电压表一只电压表, ,用来测自感线圈的直用来测自感线圈的直 流电压流电压, ,在测量完毕后在测量完毕后, ,将电路拆将电路拆 开时应先开时应先 ( )( ) A. A.断开断开S S1 1 B. B.断开断开S S2 2 C. C.拆除电流表拆除电流表 D.D.拆除电阻拆除电阻R R经典练习经典练习图图12122.2.如图如图1313所示是高频焊接原理示意图所示是高频焊接原理示意图. .线圈中通以线圈中通以 高频变化的电流时高频变化的电

29、流时, ,待焊接的金属工件中就产生待焊接的金属工件中就产生 感应电流感应电流, ,感应电流通过焊缝产生大量热量感应电流通过焊缝产生大量热量, ,将金将金 属熔化属熔化, ,把工件焊接在一起把工件焊接在一起, ,而工件其它部分发热而工件其它部分发热 很少很少. .以下说法正确的是以下说法正确的是 ( )( )图图1313A.A.电流变化的频率越高电流变化的频率越高, ,焊缝处的温度升高得越快焊缝处的温度升高得越快B.B.电流变化的频率越低电流变化的频率越低, ,焊缝处的温度升高得越快焊缝处的温度升高得越快C.C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的

30、电阻小电阻小D.D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大电阻大RE3.3.水平放置的金属框架水平放置的金属框架cdefcdef处于如图处于如图 1414所示的匀强磁场中所示的匀强磁场中, ,金属棒金属棒abab处处 于粗糙的框架上且接触良好于粗糙的框架上且接触良好, ,从某从某 时刻开始时刻开始, ,磁感应强度均匀增大磁感应强度均匀增大, , 金属棒金属棒abab始终保持静止始终保持静止, ,则则( )( ) A. A.abab中电流增大中电流增大, ,abab棒所受摩擦力也增大棒所受摩擦力也增大 B.B.abab中电流不变中电流不变, ,

31、abab棒所受摩擦力也不变棒所受摩擦力也不变 C.C.abab中电流不变中电流不变, ,abab棒所受摩擦力增大棒所受摩擦力增大 D.D.abab中电流增大中电流增大, ,abab棒所受摩擦力也不变棒所受摩擦力也不变 图图14144.4.如图如图1515所示所示, ,xOyxOy平面内有一半径为平面内有一半径为 R R的圆形区域的圆形区域, ,区域内有磁感应强度区域内有磁感应强度 大小为大小为B B的匀强磁场的匀强磁场, ,左半圆磁场方左半圆磁场方 向垂直于向垂直于xOyxOy平面向里平面向里, ,右半圆磁场右半圆磁场 方向垂直于方向垂直于xOyxOy平面向外平面向外. .一平行于一平行于 y

32、 y轴的长导体棒轴的长导体棒abab以速度以速度v v沿沿x x轴正方轴正方 向做匀速运动向做匀速运动, ,则导体棒则导体棒abab两端的感应电动势两端的感应电动势E E( (取取 a ab b为电动势的正方向为电动势的正方向) )与导体棒位置与导体棒位置x x关系的图象关系的图象 是是 ( )( )图图15155.5.如图如图1616所示所示, ,矩形裸导线框矩形裸导线框 abcdabcd的长边长度为的长边长度为2 2L L, ,短边短边 的长度为的长度为L L, ,在两短边上均在两短边上均 接有电阻接有电阻R R, ,其余部分电阻其余部分电阻 不计不计. .导线框一长边与导线框一长边与x x轴重合轴重合, ,左边的坐标左边的坐标x x=0,=0, 线框内有一垂直于线框平面的匀强磁场线框内有一垂直于线框平面的匀强磁场, ,磁场的磁场的 磁感应强度为磁感应强度为B B. .一质量为一质量为m m、电阻也为、电阻也为R R的光滑的光滑 导体棒导体棒MNMN与短边平行且与长边接触良好与短边平行且与长边接触良好. .开始时开始时 导导体棒静止于体棒静止于x x=0=0处处, ,从从t t=0=0时刻起时刻起, ,导体棒导体棒MNMN在沿在沿x x 轴轴正方向的一拉力作用下正方向的一拉力作用下