Question

如图3-3-4所示为磁流体发电机的示意图，将气体加热到很高的温度，使它成为等离子体（含有大量正、负离子），让它以速度v通过磁感应强度为B的匀强磁场区，这里有间距为d的电极a和b.

图3-3-4

（1）说明磁流体发电机的原理.

（2）哪个电极为正极？

（3）计算电极间的电势差.

（4）发电通道两端的压强差？

Answer 1

解析：（1）带电粒子进入磁场且受到洛伦兹力的作用而向两个极板运动，在两个极板上积累的电荷越来越多，从而在两个极板间产生竖直方向的电场，且越来越强，最终后来的带电粒子受电场力和磁场力平衡后，沿直线通过叠加场，而在两个极板间产生了持续的电势差.

（2）b板为电源正极.

（3）根据平衡时电场力等于洛伦兹力，即qE=qvB,E=因此得U=Bvd（即电动势）.

（4）设负载电阻为R，电源内阻不计，通道横截面为边长等于d的正方形，入口处压强为p₁，出口处压强为p₂，当开关闭合后，发电机的电功率为P_电=根据能的转化与守恒定律有：

P_电=F₁v-F₂v,而F₁=p₁S,F₂=p₂S所以通道两端压强差为Δp=p₁-p₂=.