Question

　　由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流．海流中蕴藏着巨大的动力资源．据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达10⁹kW．早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流作定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来．目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机．

　　如图所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S＝1×10³m²，板间相距d＝100m，海水的电阻率ρ＝0.25Ω·m．在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B＝0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v＝5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差，

(1)达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高？

(2)由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少？

(3)若用此发电装置给一电阻为20Ω的航标灯供电，则在8h内航标灯所消耗的电能为多少？

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)由左手定则得：N板电势较高．　　① 　　(2)当海水中流动的带电离子进入磁场后，将在两板之间形成电势差，当所受到的电场力F与洛仑兹力f相平衡达到稳定状态时 　　即：q＝qvB　　②　　内阻r＝ρ　　③ 　　代入有关数据得： 　　    电动势 E＝50V　　④，内阻r＝0.025Ω　　⑤ 　　(3)消耗的电能：   W＝I2Rt　　⑥　 　　   　电路中的电流：I＝　　⑦ 　　由④、⑤、⑥、⑦式及代入有关数据得 　　　　　　　　   W＝3.6×106J