Question

电磁流量计是利用霍尔效应只做成的测量仪器，它可以测量高黏度和高腐蚀性流体的流量，具有测量范围宽、反应速度快、准确性高等优点，因而在化工领域的应用十分广泛．其工作原理是在用非磁性材料做成的圆管道外加匀强磁场，当管道中的导电液体流经磁场区域时，通过测量管壁直径上下两点的电势差，就可以推算出管道内液体的流量Q（我们规定为单位时间内流过的液体的体积）．如图所示，其中甲图从圆管道的侧面看，乙图是对着液体流来的方向看，已知圆管道的直径为D，磁场的磁感应强度为B，管壁直径上下两点的电势差为E．请你从上述材料出发，用题中所给的已知量推导出流量的数学表达式．

Answer 1

分析：导电液体流过磁场区域时，正负电荷受到洛伦兹力，发生偏转打到上下两个面上，上下两个面之间形成电场，最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，根据受力平衡求出电荷的速度，再根据Q=vS求出流量．

解答：解：最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有qvB=

E

D

，则：v=

E

BD

流量Q=vs=

E

BD

?

πD2

4

=

πED

4B

．
答：流量的数学表达式Q=

πED

4B

．

点评：解决本题的关键知道导电液体流过磁场区域时，正负电荷受到洛伦兹力，发生偏转打到上下两个面上，上下两个面之间形成电场，最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．