《电磁感应》课件：§16.2法拉第电磁感应定律1
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法拉第电磁感应定律 课件
猜想或假设
感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关。
也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。
也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁 通量变化的快慢可以用磁通量的变化率
表示△φ/ △t ）
实验中： 导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动 的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应 电流越大
P47图3.1-3实验中：
的感应电动势为
E
=
n
DF Dt
实际工作中,为了获得较大的感 应电动势,常常采用几百匝甚至几千 匝的线圈
补充：导线切割磁感线时的感应电动势．
如 图 所 示 ， 导 体 由 ab 以 v 匀 速 移 动 到 a1b1 ， 这 一 过 程 中 穿 过 闭 合 回 路 的 磁 通 量 变 化 =BLvt ，由法拉第电磁感应定律得：
E
=
DF Dt
=
பைடு நூலகம்
BLv
三．电磁感应现象中能量是守恒的 法拉第电磁感应定律告诉我们:电能的
产生一定以消耗其他形式的能量为代价的. 今天,我们使用的电能从各种形式的能转
化而来:水力发电,风力发电,火力发电……
小结：
一、法拉第电磁感应定律
E
=
n
DF Dt
单位 E 瓺 V F 瓺 Wb t s
二、电磁感应现象中能量是守恒的
向线圈插入条形磁铁， 磁铁的磁场越强、插入的 速度越快，产生的感应电 流就越大
现象
1、当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,
感应电流就越大,表明感应电动势越大。
2、当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t
越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大
结论
感应电动势的大小跟磁通量变化△φ 和所用时间△t都有关.
感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关。
也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。
也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁 通量变化的快慢可以用磁通量的变化率
表示△φ/ △t ）
实验中： 导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动 的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应 电流越大
P47图3.1-3实验中：
的感应电动势为
E
=
n
DF Dt
实际工作中,为了获得较大的感 应电动势,常常采用几百匝甚至几千 匝的线圈
补充：导线切割磁感线时的感应电动势．
如 图 所 示 ， 导 体 由 ab 以 v 匀 速 移 动 到 a1b1 ， 这 一 过 程 中 穿 过 闭 合 回 路 的 磁 通 量 变 化 =BLvt ，由法拉第电磁感应定律得：
E
=
DF Dt
=
பைடு நூலகம்
BLv
三．电磁感应现象中能量是守恒的 法拉第电磁感应定律告诉我们:电能的
产生一定以消耗其他形式的能量为代价的. 今天,我们使用的电能从各种形式的能转
化而来:水力发电,风力发电,火力发电……
小结：
一、法拉第电磁感应定律
E
=
n
DF Dt
单位 E 瓺 V F 瓺 Wb t s
二、电磁感应现象中能量是守恒的
向线圈插入条形磁铁， 磁铁的磁场越强、插入的 速度越快，产生的感应电 流就越大
现象
1、当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,
感应电流就越大,表明感应电动势越大。
2、当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t
越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大
结论
感应电动势的大小跟磁通量变化△φ 和所用时间△t都有关.
法拉第电磁感应定律课件
对于电磁感应中电势高低的判断，关键在于能否用等 效的观点分析问题，即寻找等效电源，然后结合电路 的知识加以判断．
(2)公式E＝Blvsinθ中的θ是v与B之间的夹角，当θ＝90°时E＝ Blv，因此导体垂直切割磁感线可以看成是导体不垂直切割磁 感线的一种特例．
如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的 绕向在图中已经表示．左线圈连着平行导轨M和N， 导轨电阻不计，在垂直导轨方向上放着金属棒ab，金 属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中．下列说法中正 确的是( )
当 ab 棒向右做加速运动时，由右手定则知电流从 a→b， φa<φb；根据右手螺旋定则可判定右线圈磁感线从下而上穿 入，且磁通量逐渐变大，应用楞次定律判断右边的电路电流 为逆时针方向，即从 d→R→c→d.而在右线圈和 R 组成的电 路中，感应电流仅产生在线圈部分，这个线圈相当于电源， 由于电流是从 c 沿电源内部(右线圈)流向 d，所以，d 点电势 高于c点电势，故 D 项正确．
法拉第电磁感应定律
1．定义：当闭合电路中磁通量发生变化时，电路中产生感应电 流，则必然有电动势，此电动势叫感应电动势．
2．产生条件：不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生 变化，电路中就会产生感应电动势．
3．产生感应电动势部分的电路特点
产生感应电动势的那部分电路相当于电源，属内电路，电流由电 势较低处流向电势较高处．一般分两种情况：一种是部分导体 在磁场中切割磁感线而成为电源；一种是导体围成的面积上有 磁通量的变化(如磁感应强度变化或有效面积变化)而成为电 源．
A．当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点电势，c点电势高于d点 电势
B．当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点电势，c点与d点为等电 势点
C．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点电势，c点电势高于d点 电势
法拉第电磁感应定律 课件
解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΔΦt 成正比，与磁通量 Φ 及磁通量的变化量 ΔΦ 没有必然联系。当磁通量 Φ 很大时， 感应电动势可能很小，甚至为 0。当磁通量 Φ 等于 0 时，其变化率可能很大，产 生的感应电动势也会很大。所以只有选项 C 正确。 答案 C
图3
(1)在公式E＝Blv中，l是指导体棒的有效切割长度，即导体棒在垂直于速度v方向上 的投影长度，如图4所示的几种情况中，感应电动势都是E＝Blv。
图4 (2)公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有感 应电动势产生。 (3)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导线运动速度为v时的 瞬时感应电动势，随着v的变化，E也相应变化；若v为平均速度，则E也为平均感应 电动势。
【例4】 如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。
虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v右匀速进入磁场，直径CD始终与
MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论
正确的是( )
图6
A.感应电流方向始终沿顺时针方向不变
B.CD 段直导线始终不受安培力
磁感应定律可得感应电动势的平均值E－＝ΔΔΦt ＝B2a2 ＝14πBav，D 正确。 v
答案 CD
知识点三 反电动势
1.电动机转动时，线圈中会产生__反__电__动__势____，它的作用是_阻__碍___线圈的转动，线 圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为___其__他__形__式__能_____。
解析 列车运动时安装在每节车厢底部的磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生 变化，列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知， 由于通过线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电动势，感应电动势的大小与 通过线圈的磁通量的变化率成正比，与列车的速度有关，由以上分析可知，选项A、 B、C正确，D错误。 答案 ABC 名师点睛 磁通量的变化率ΔΦ/Δt决定感应电动势的大小，磁通量Φ最大，感应电 动势不一定最大；磁通量为零，感应电动势不一定为零。
法拉第电磁感应定律 课件
(2)由公式 E＝Blvsin θ，v＝23πta，θ＝120°，
所以 E＝
3πBa2 3t .
【答案】
3Ba2 (1) 2t
3πBa2 (2) 3t
1一般求某一位置或某一时刻的感应电动势应用瞬时电动势公式求解.如导体 切割磁感线情形则用 E＝Blv，而用 E＝nΔΔΦt 时，ΔΔΦt 应为该时刻的磁通量的变化 率.求某一段时间或某一过程的电动势要用 E＝nΔΔΦt ，其中 Δt 为 ΔΦ 对应的这段 时间. 2感应电动势的平均值不一定是最大值与最小值的平均值，需根据法拉第电磁 感应定律求解.
如图 4-4-7 所示，水平放置的两平行金属导轨相距 L＝0.50 m，左端接一 电阻 R＝0.20 Ω，磁感应强度 B＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下， 导体棒 ac(长为 L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒 的电阻均可忽略不计．当 ac 棒以 v＝4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时，求： (1)ac 棒中感应电动势的大小； (2)回路中感应电流的大小； (3)维持 ac 棒做匀速运动的水平外力的大小．
(3)E＝nΔΔΦt 只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时 ΔΦ 应取绝对值．感 应电流的方向，可以用楞次定律去判定． (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B 不变，S 变化，则ΔΔΦt ＝B·ΔΔSt ； ②B 改变，S 不变，则ΔΔΦt ＝ΔΔBt ·S； ③B、S 变化，则ΔΔΦt ＝|Φ1－ΔtΦ2|.
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏特．
二、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场运动，B、l、v 两两垂直时，如图 4-4-1 甲所示，E＝Blv. 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为 θ 时，如图 4-1-1 乙所示，E＝BBlvlvssii_n_θnθ.
《法拉第电磁感应定律》ppt课件
研究新材料和新技术在法拉第电磁感应定律中的应用，如 超导材料、纳米材料、石墨烯等，探索其在提高电磁感应 效应和推动技术革新方面的潜力。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
THANKS
电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
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电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
法拉第电磁感应定律课件
2．E 的单位是伏特(V)，且 1 V＝1 Wb/s. 证明：1Wsb＝1T·sm2＝1AN·ms·m2＝ 1NA··ms ＝1CJ ＝1 V.
例2穿过一个电阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终保 持每秒均匀的减少3 Wb，则( )
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少3 V B．线圈中的感应电动势一定是3 V C．线圈中的感应电流一定是每秒减少3 A D．线圈中的感应电流不一定是3 A
答案：B
法拉第电磁感应定律
一、感应电动势
1．定义． 在电磁感应中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应 电动势的那部分导体相当于电源． 2．产生条件． 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化， 电路中就会产生感应电动势． 3．方向． 规定电源内部感应电动势的方向由负极指向正极，与电 源内部的电流方向一致，所以在产生感应电动势的导体中， 若存在感应电流，则感应电流的方向就是感应电动势的方向， 且由感应电动势的负极指向正极．
解析：依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与匝 数和磁通量的变化率成正比，而本题的磁通量的变化率是不 变的，所以线圈中的感应电动势的大小是不变的，所以 A 错； 因电路中的电阻阻值不变，而感应电动势的大小也不变，即
感应电流的大小也不变，C 错；根据 E＝ΔΔΦt ＝3 V，B 正确； 则感应电流，I＝RE＝3 A，D 也错．
解析：Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 的大小没有直接关系．穿过一个平 面的磁场通量大，磁通量的变化量不一定大，磁通量的变化
率也不一定大，A、B 错．磁通量的变化率ΔΔΦt 表示穿过某一 面积的磁通量变化的快慢，磁通量变化率越大，磁通量变化 得说越快，C 正确．磁通量等于零时，磁通量可能正在变， 此时磁通量的变化率不为零，D 错误(类似运动学中汽车启 动瞬间速度为零，但由于瞬间牵引力作用，瞬间速度变化而 产生加速度，速度变化率不为零，由 v＝ at，t＝0，v＝0)．
法拉第电磁感应定律(高中物理教学课件)
若∆t代表一段时间，则
n t
代表平均电动势
作用： I q It，一般用来求一段时间流过某横
截面的电量
q IБайду номын сангаас t
t
n
t
t
n
R总
R总
R总
BLv，也可求平均电动势，v为平均速度
五.感应电动势分类
2.瞬时电动势：
若∆t趋向零，则
n
t
代表瞬时电动势
作用：求任意时刻电动势的大小，可以求电动势、 路端电压、电流、功率的瞬时值
2.表达式：单匝： ；多匝： n
t
t
3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C
①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和
实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出
的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称
之为法拉第电磁感应定律。
②表达式为
k
t
，在国际单位制下k＝1。
BLv，也可求瞬时电动势，v为瞬时速度
例4.如图：把一线圈从磁场中匀速拉出，
一次速度为v，一次速度为2v，求两次拉 v
出磁场的电动势ε、电流I、拉力F、电量 q、产生的热量Q之比。
B
答：1:2， 1:2， 1:2， 1:1， 1:2，
观察实验三
六.动生电动势
Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的
一.感应电动势
注意： ①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线 圈、切割磁感线的导体棒……） ②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极 ③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势 问题：感应电流的方向怎么判断？ 答：利用楞次定律、右手定则
法拉第电磁感应定律 课件
[典例] 如图 4-4-6 所示，边长为 0.1 m 的正方形线圈 ABCD 在大小为 0.5 T 的匀强磁 场中以 AD 边为轴匀速转动。初始时刻线圈平 面与磁感线平行，经过 1 s 线圈转了 90°，求： 图 4-4-6
(1)线圈在 1 s 时间内产生的感应电动势的平均值。 (2)线圈在 1 s 末时的感应电动势大小。 [解析] 初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过 线圈的磁通量为零，而 1 s 末线圈平面与磁感线垂直，磁 通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感 应电动势的那部分导体相当于电源 。 (2)在电磁感应现象中，若 闭合 导体回路中有感应电流，电 路就一定有感应电动势；如果电路 断开 ，这时虽然没有感应电 流，但感应电动势依然存在。
2．法拉第电磁感应定律
(1)根据 E＝ΔΔΦt 可得在转过 90°的过程中产生的平均 感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V。
(2)当线圈转了 1 s 时，恰好转了 90°，此时线圈的速 度方向与磁感线的方向平行，线圈的 BC 段不切割磁感线 (或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应 电动势，E′＝0。
向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内
均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不
变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。
先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
()
A．12
B．1
C．2
D．4
[思路点拨] 线框位于匀强磁场中，磁通量发生均匀变 化，根据法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小。
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问题分析：课本中图 问题分析：课本中图16-4、图16-5、 、 、 实验中， 图16-6实验中，发生电磁感应现象时 实验中 闭合电路里的电源是谁呢？ 闭合电路里的电源是谁呢？这个电源的 电动势大小跟什么因素有关？ 电动势大小跟什么因素有关？ 法拉第电磁感应定律： 法拉第电磁感应定律：在电磁感应现象 闭合电路中感应电动势的大小， 中，闭合电路中感应电动势的大小，跟 穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
例2、如图示，已知磁感应强度为 的匀强磁 、如图示，已知磁感应强度为B的匀强磁 场的宽度为S，矩形导线框ad边的长度为 边的长度为L， 场的宽度为 ，矩形导线框 边的长度为 ， 整个线框的电阻为R，线框以垂直磁场方向 整个线框的电阻为 ， 的速度V匀速通过磁场 匀速通过磁场， 的速度 匀速通过磁场，设ab＞S，求：线 ＞ ， 框通过磁场的全过程中线框发出的热量。 框通过磁场的全过程中线框发出的热量。
△Φ △Φ △Φ E=k ⇒E= ⇒E=n △t △t △t
公式推导：假想把矩形线框 公式推导：假想把矩形线框abcd放在磁感应 放在磁感应 强度为B的匀强磁场里 的匀强磁场里， 强度为 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线方 向垂直，设线框可动部分ab切割磁感线的有 向垂直，设线框可动部分 切割磁感线的有 效长度为L，以速度V向右运动 向右运动， 效长度为 ，以速度 向右运动，则由法拉第 电磁感应定律可得： 电磁感应定律可得：
二、法拉第电磁感应定律（一） 法拉第电磁感应定律（ 复习回顾： 复习回顾： 1、什么叫做磁通量？它的定义式是什 、什么叫做磁通量？ 它的国际单位是什么？ 么？它的国际单位是什么？ 2、从磁通量角度来看，电磁感应现象 、从磁通量角度来看， 发生的条件是什么？ 发生的条件是什么？ 巩固练习：课本第195—196页习题。 页习题。 巩固练习：课本第 页习题
说明：公式 说明：公式E=∆φ/∆t，E=n∆φ/∆t一 ， 一 般适用于求解平均电动势的大小； 般适用于求解平均电动势的大小；而推导公 式E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体 一般适用于切割磁感线运动导体 的瞬时电动势的大小。 的瞬时电动势的大小。 讨论： 讨论：产生感应电流与产生感应电动势的条 件一样吗？ 件一样吗？ （导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某 一回路的磁通量发生变化， 一回路的磁通量发生变化，就一定产生感应 电动势） 电动势）
△Φ B△S BLV △t E= = = = BLV △t △t △t
（1）如果导线切割磁感线的方向跟导线本身 ） 垂直，但跟磁感线的方向有一个夹角θ， 垂直，但跟磁感线的方向有一个夹角 ，则推 导公式就是：E=BLVsinθ 导公式就是：
（2）如果导线切割磁感线的运动方向跟磁感 ） 线的方向垂直，但是导线本身弯曲， 线的方向垂直，但是导线本身弯曲，则推导公 式中，要注意导线切割磁感线的有效长度L。 式中，要注意导线切割磁感线的有效长度
例题分析： 例题分析： 例1、如图示，匀强磁场的磁感应强度 、如图示， B=1T，光滑导轨宽 ，光滑导轨宽2m，电阻不计。L1、 ，电阻不计。 、 L2分别是“6V 12W”、“6V 6W”的灯泡， 分别是“ 的灯泡， 分别是 、 的灯泡 导体棒ab的电阻为 的电阻为1Ω，其他导线的电阻不 导体棒 的电阻为 ， 那么ab棒以多大速度向右运动 棒以多大速度向右运动， 计，那么 棒以多大速度向右运动，才能使 两灯都能正常发光？此时使ab棒运动的外力 两灯都能正常发光？此时使 棒运动的外力 F的功率是多大