Question

目前,世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī),它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能,如圖所示,表示出了它的發(fā)電原理:將一束等離子體(即高溫下申離的氣體,含有大量的帶正電和帶負(fù)電的微粒,而從整體上呈中性),噴射入磁場(chǎng),在場(chǎng)中有兩塊金屬極板A、B,這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷,產(chǎn)生電壓,如果射入磁場(chǎng)的離子體的速度為v,金屬平板的面積為S,極間距離為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度為B,方向與v垂直,可調(diào)節(jié)的電阻R接在兩極之間,設(shè)電離氣體充滿兩極間的空間,其電阻率為ρ.

求（1）通過(guò)電阻R的電流的大小和方向.

（2）兩板間的電壓.

（3）兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最大的條件,以及最大電場(chǎng)強(qiáng)度值.

 

Answer 1

【答案】

（１）B到R,再到A      （2）

 (3)外電路斷開(kāi)電廠強(qiáng)度最大   E_max=BV

【解析】（１）磁流體發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)為外電路斷開(kāi)時(shí)電源兩極間的電勢(shì)差，當(dāng)?shù)入x子體勻速通過(guò)A、B極板時(shí)，A板電勢(shì)低于B板，所以流過(guò)R的電流由B到A。

A、B兩板間的電勢(shì)差達(dá)到最大。設(shè)等離子體每個(gè)微粒的電量為q，則當(dāng)?shù)入x子體勻速通過(guò)A、B兩板時(shí)，有qvB = qE 

電源電動(dòng)勢(shì)為  ε= EL = VBd 

電源內(nèi)阻為 

根據(jù)全電路歐姆定律，

（2）兩板間的電壓為：U=IR=

(3) 外電路斷開(kāi)電廠強(qiáng)度最大   E_max= =BV

思路分析：大量帶正電和負(fù)電的微粒，從整體來(lái)說(shuō)是呈電中性，噴射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子受到洛倫茲力，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在A、B極板上．根據(jù)所打的電荷的電性判斷A板帶正電還是負(fù)電，根據(jù)閉合電路的歐姆定律確定電流大小，根據(jù)分壓求路端電壓

試題點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道極板的帶電性質(zhì)由所帶電荷的電性決定。歐姆定律的靈活應(yīng)用和電阻定律的選擇都是解題的關(guān)鍵