湖南省长郡中学高中物理 第三章 第六节 带电粒子在匀强磁场中的运动课件3 新人教版选修3-1

1、带电粒子在匀强磁场中的运动（带电粒子在匀强磁场中的运动（3 3）如图是磁流体发电机，如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体其原理是：等离子体喷入磁场喷入磁场B，正、负，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到到A、B板上，产生电势差。设板间距离为板上，产生电势差。设板间距离为l，当等离子体以速度当等离子体以速度v匀速通过匀速通过A、B板间时，板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡：为电源电动势。此时离子受力平衡：E场场q=Bqv，即即E场场=Bv，故电源电动势，故电源电

2、动势E=E场场l=Blv。( (三三) )磁流体发电机磁流体发电机例例3.目前世界上正在研目前世界上正在研究新型发电机究新型发电机磁流体发磁流体发电机，它的原理图如图所电机，它的原理图如图所示，设想在相距为示，设想在相距为d的两平的两平行金属板间有磁感应强度为行金属板间有磁感应强度为B的匀强磁场，两的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之电板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之电离后，由于正、负离子一样多，且带电荷量均离后，由于正、负离子一样多，且带电荷量均为为q，因而称为等离子体，将其速度，因而称为等离子体，将其速度v喷入甲、喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，乙两板

3、之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机的原理，它可产生电压，这就是磁流体发电机的原理，它可以直接把内能转化为电能。试问：以直接把内能转化为电能。试问：(1)图中哪个极板是发电机的正极？图中哪个极板是发电机的正极？(2)发电机的电动势多大？发电机的电动势多大？解析：解析：(1)等离子体从左侧射入磁场，正等离子体从左侧射入磁场，正离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板，使甲板上离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板，使甲板上积累正电荷，相应的乙板上积累负电荷，成为积累正电荷，相应的乙板上积累负电荷，成为电源的正、负两极。甲板是发电机的正极。电源的正、负两极。甲板是发电机的正极。(2)当开关

4、断开时，甲、乙两板间的电压当开关断开时，甲、乙两板间的电压即为电源的电动势，稳定时，甲、乙两板上积即为电源的电动势，稳定时，甲、乙两板上积累的电荷不再增加，此时的等离子体所受的洛累的电荷不再增加，此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡，则有伦兹力与电场力恰好平衡，则有qU/d=qvB，即，即得电源的电动势得电源的电动势U=Bdv。四四 电磁流量计电磁流量计电磁流量计原理：如图所示，一圆形导电磁流量计原理：如图所示，一圆形导管直径为管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电液体中的自由电荷导电的液体向左流动，导电液体中的自由电荷在洛伦兹力

5、作用下横向偏转，在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差保持稳定。由间的电势差保持稳定。由.44.,2BdUBdUdSvQBdUvqdUEqBqv 量量流流可可得得例例4.电磁流量计广泛电磁流量计广泛应用于测量可导电流体应用于测量可导电流体(如污水如污水)在管中的流量在管中的流量(在在单位时间内通过管内横截单位时间内通过管内横截面的流体的体积面的流体的体积)。为了简化，假设流量计是。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空

6、部分的长、宽、高分别为图中中空部分的长、宽、高分别为图中a、b、c，流量计的两端与输送流体的管道相连流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚图中虚线线)。图中流量计的上下两面是金属材料，前。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串联了电阻串联了电阻R的电流表的两端连接，的电流表的两端连接，I表示测表示测得

7、的电流值，已知流体的电阻率为得的电流值，已知流体的电阻率为，不计，不计电流表的内阻，则可求得流量为电流表的内阻，则可求得流量为( )(.D )(.C)(.B )(.AabcRBIbacRBIcbaRBIacbRBI .)(.,)(,.,)( 所所示示乙乙测测量量电电路路可可等等效效成成如如图图电电源源电电动动势势两两极极间间的的电电压压最最大大等等于于极极板板所所带带电电荷荷量量最最多多电电容容器器两两当当运运动动电电荷荷稳稳定定时时使使电电荷荷受受电电场场力力分分两两极极板板作作为为电电路路供供电电部部两两极极板板带带电电力力偏偏转转运运动动电电荷荷受受洛洛伦伦兹兹当当外外电电路路断断开开时时纸纸面面向向里里并并设设磁磁场场方方向向垂垂直直则则两两极极板板间间距距为为两两极极板板上上下下两两面面作作为为电电容容器器所所示示甲甲如如图图Ec解析：解析：)