磁流体发电机电磁流量计霍尔效应

关于磁流体发电机电磁流量计霍尔效应一.磁流体发电机（等离子体）：1、磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，下图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个直流电源的两个电极。气体通常呈中性，但在高温下，气体会被电离成正负离子，这种状态下的气体称为等离子体。第2页,共19页，2024年2月25日，星期天2、磁流体发电机的原理：（1）装置：M、N为平行金属，板间有匀强磁场，让等离子体从两板之间垂直进入匀强磁场。MNv第3页,共19页，2024年2月25日，星期天（2）磁流体发电机的原理：正负离子→受到f洛→偏转→打到两金属板上→两板间产生电场、电压。MNv当金属板与用电器组成闭合回路，金属板相当于电源。电荷量积累到一定程度：f洛=F电→

粒子不再偏转→两板间电压达到最大。此后的粒子均做匀速直线运动。此时两板间电压即为电源的电动势开始阶段：电压较小→

f洛>F电→两板上电荷增多→场强、电压增大。第4页,共19页，2024年2月25日，星期天设：平行金属板面积----S

间距---L

等离子体电阻率---ρ

喷入气体的速度----v

磁场的磁感强度---B

板外电阻----------R求：R中的电流Eq=Bqv电动势：E’=Ed=Bvd电流：I=E’/（R+r）第5页,共19页，2024年2月25日，星期天练习：如图所示是等离子体发电机的示意图，平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20㎝，要使AB端的输出电压为220V，则等离子垂直射入磁场的速度为多少？

代入数据得v=2200m/s电流的方向如何？由B到A第6页,共19页，2024年2月25日，星期天二、电磁流量计1、用途：测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。2、模型：横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的

a、b、c，两端与输送液体的管道相连（图中虚线），上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。bacB第7页,共19页，2024年2月25日，星期天

3、工作原理：将流量计放在匀强磁场B中,磁场方向垂直于前后两面。当导电液体（正、负离子）流经该管道时，导体上下表面带电，最终会达到稳定状态（此时上、下表面间的电压即为电源的电动势）。此后的导体流体将在管中做匀速运动，流过管内横截面的流体的体积保持稳定。这时，就可测出：导电液体的流量Q（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。bacBQ=vS=vbcQ的计算公式：Bqv=Eq=qu/c得v=U/BcQ=bU/B第8页,共19页，2024年2月25日，星期天流量：Q=Sv=πdU/4Bd··ba×××××××××××××××导电液体Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷要洛沦兹力的作用下偏转，形成电场，当电场力与洛伦兹力平衡时，a、b两点的电势差就保持稳定第9页,共19页，2024年2月25日，星期天例：将流量计放在匀强磁场B中,磁场方向垂直前后两面。当导电液体流经流量计的流量稳定时，在管外将流量计上、下两表面间接入电阻R和电流表。若用I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为A．I(bR+ρc/a)/BB．I(aR+ρb/c)/BC．I(cR+ρa/b)/BD．I(R+ρbc/a)

/BbacBAR第10页,共19页，2024年2月25日，星期天（1）流量计上、下两面间稳定的电势差为：

由qU/c=qvB得：U=Bcv（2）电源内阻：r=ρl/S=ρc/ab（3）由I=E/(R+ρc/ab)Bcv=I(R+ρc/ab)

得：v=I(R+ρc/ab)/BcQ=vS=vbc=I(bR+ρc/a)/BbacBA第11页,共19页，2024年2月25日，星期天1、定义：当通有电流的导体处在垂直于电流方向的磁场中时，会在导体的上、下表面产生电压，这一现象称为~金属导体IvfEqEfd2、霍尔电压：导体的上、下表面所达到的稳定的电压。四、霍尔效应第12页,共19页，2024年2月25日，星期天3、霍尔电压的计算式：

当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为：k---霍尔系数：UH−−−−−−++++++dbIB霍尔电压：UH=Bvd.霍尔电压：由I=nqSv，v可表示为：I/nqS霍尔系数：第13页,共19页，2024年2月25日，星期天例：如图所示，长方形玻璃水槽中盛有NaCl水溶液，在水槽的左右侧c、d的内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正方向的电流I，沿y

轴正方向加恒定的匀强磁场B，图中a、b是垂直于z轴方向的前后两侧面，则：

A.a处电势等于b处电势

B.a处离子浓度大于b处离子浓度

C.溶液的上表面电势等于下表面电势

D.溶液的上表面处离子浓度大于下表面处的离子浓度xBbcNaIdZy第14页,共19页，2024年2月25日，星期天分析：（1）电解质中运动的钠离子沿电流方向运动（图中为右）而氯离子沿电流的反方向运动（图中为左）。（2）由左手定则，它们所受的洛仑兹力都使它们偏向a侧面,故：a侧面离子浓度大于b侧面的离子浓度但由于到达a侧面的电荷量相互抵消，故a侧面不带电，b侧面也不带电，导体中无电场存在。因此：导体内各点电势均相等。故a、b侧面电势相等；上、下面也等（3）上、下表面离子浓度均相等。BbcNaIdZy第15页,共19页，2024年2月25日，星期天例：如图所示,一块通电的铜板放在磁场中,铜板的板面与磁场垂直,板内通有图示方向的电流a、b分别是铜板的左右边缘的两点，则

A.电势φa>φbB.电势φa<φbC.电流增大,φa-φb增大

D.其它条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,空间各点的电势大小与铜板导电时的情况一样abI第16页,共19页，2024年2月25日，星期天

分析：铜板中导电的电荷是电子，定向移动的速度方向与电流的方向相反，由左手定则可判断电子在磁场中偏转的方向偏向a侧，a板带负电，b板带正电，发生霍尔效应，电势φa<φb。

稳定时，电子受力平衡

电解质中运动的Na离子和Cl离子受磁场力作用均偏向b侧,使b侧离子浓度大于a侧的离子浓度,则NaCl水溶液中各处电势都相等.第17页,共19页，2024年2月25日，星期天例：一块金属立方体三边长度分别为a、b、c，将它连在直流电路中，电流表A的示数为I，如图所示．现于空间加上方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，并于金属块前后两表面之间连接一个直流电压表V，其示数为U．试求：（1