磁流體發(fā)電機(jī)電磁流量計(jì)霍爾效應(yīng)

關(guān)于磁流體發(fā)電機(jī)電磁流量計(jì)霍爾效應(yīng)一.磁流體發(fā)電機(jī)（等離子體）：1、磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等粒子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。氣體通常呈中性，但在高溫下，氣體會(huì)被電離成正負(fù)離子，這種狀態(tài)下的氣體稱為等離子體。第2頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、磁流體發(fā)電機(jī)的原理：（1）裝置：M、N為平行金屬，板間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，讓等離子體從兩板之間垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。MNv第3頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）磁流體發(fā)電機(jī)的原理：正負(fù)離子→受到f洛→偏轉(zhuǎn)→打到兩金屬板上→兩板間產(chǎn)生電場(chǎng)、電壓。MNv當(dāng)金屬板與用電器組成閉合回路，金屬板相當(dāng)于電源。電荷量積累到一定程度：f洛=F電→

粒子不再偏轉(zhuǎn)→兩板間電壓達(dá)到最大。此后的粒子均做勻速直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)兩板間電壓即為電源的電動(dòng)勢(shì)開(kāi)始階段：電壓較小→

f洛>F電→兩板上電荷增多→場(chǎng)強(qiáng)、電壓增大。第4頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)：平行金屬板面積----S

間距---L

等離子體電阻率---ρ

噴入氣體的速度----v

磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度---B

板外電阻----------R求：R中的電流Eq=Bqv電動(dòng)勢(shì)：E’=Ed=Bvd電流：I=E’/（R+r）第5頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天練習(xí)：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，兩板間距離為20㎝，要使AB端的輸出電壓為220V，則等離子垂直射入磁場(chǎng)的速度為多少？

代入數(shù)據(jù)得v=2200m/s電流的方向如何？由B到A第6頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、電磁流量計(jì)1、用途：測(cè)量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。2、模型：橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的

a、b、c，兩端與輸送液體的管道相連（圖中虛線），上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料。bacB第7頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3、工作原理：將流量計(jì)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體（正、負(fù)離子）流經(jīng)該管道時(shí)，導(dǎo)體上下表面帶電，最終會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（此時(shí)上、下表面間的電壓即為電源的電動(dòng)勢(shì)）。此后的導(dǎo)體流體將在管中做勻速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積保持穩(wěn)定。這時(shí)，就可測(cè)出：導(dǎo)電液體的流量Q（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。bacBQ=vS=vbcQ的計(jì)算公式：Bqv=Eq=qu/c得v=U/BcQ=bU/B第8頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天流量：Q=Sv=πdU/4Bd··ba×××××××××××××××導(dǎo)電液體Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd導(dǎo)電液體在管中向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷要洛淪茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，形成電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定第9頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：將流量計(jì)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,磁場(chǎng)方向垂直前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體流經(jīng)流量計(jì)的流量穩(wěn)定時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面間接入電阻R和電流表。若用I表示測(cè)得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為A．I(bR+ρc/a)/BB．I(aR+ρb/c)/BC．I(cR+ρa(bǔ)/b)/BD．I(R+ρbc/a)

/BbacBAR第10頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）流量計(jì)上、下兩面間穩(wěn)定的電勢(shì)差為：

由qU/c=qvB得：U=Bcv（2）電源內(nèi)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頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、定義：當(dāng)通有電流的導(dǎo)體處在垂直于電流方向的磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體的上、下表面產(chǎn)生電壓，這一現(xiàn)象稱為~金屬導(dǎo)體IvfEqEfd2、霍爾電壓：導(dǎo)體的上、下表面所達(dá)到的穩(wěn)定的電壓。四、霍爾效應(yīng)第12頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、霍爾電壓的計(jì)算式：

當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為：k---霍爾系數(shù)：UH??????++++++dbIB霍爾電壓：UH=Bvd.霍爾電壓：由I=nqSv，v可表示為：I/nqS霍爾系數(shù)：第13頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：如圖所示，長(zhǎng)方形玻璃水槽中盛有NaCl水溶液，在水槽的左右側(cè)c、d的內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正方向的電流I，沿y

軸正方向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，圖中a、b是垂直于z軸方向的前后兩側(cè)面，則：

A.a處電勢(shì)等于b處電勢(shì)

B.a處離子濃度大于b處離子濃度

C.溶液的上表面電勢(shì)等于下表面電勢(shì)

D.溶液的上表面處離子濃度大于下表面處的離子濃度xBbcNaIdZy第14頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天分析：（1）電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的鈉離子沿電流方向運(yùn)動(dòng)（圖中為右）而氯離子沿電流的反方向運(yùn)動(dòng)（圖中為左）。（2）由左手定則，它們所受的洛侖茲力都使它們偏向a側(cè)面,故：a側(cè)面離子濃度大于b側(cè)面的離子濃度但由于到達(dá)a側(cè)面的電荷量相互抵消，故a側(cè)面不帶電，b側(cè)面也不帶電，導(dǎo)體中無(wú)電場(chǎng)存在。因此：導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)電勢(shì)均相等。故a、b側(cè)面電勢(shì)相等；上、下面也等（3）上、下表面離子濃度均相等。BbcNaIdZy第15頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：如圖所示,一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中,銅板的板面與磁場(chǎng)垂直,板內(nèi)通有圖示方向的電流a、b分別是銅板的左右邊緣的兩點(diǎn)，則

A.電勢(shì)φa>φbB.電勢(shì)φa<φbC.電流增大,φa-φb增大

D.其它條件不變,將銅板改為NaCl水溶液時(shí),空間各點(diǎn)的電勢(shì)大小與銅板導(dǎo)電時(shí)的情況一樣abI第16頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天

分析：銅板中導(dǎo)電的電荷是電子，定向移動(dòng)的速度方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的方向偏向a側(cè)，a板帶負(fù)電，b板帶正電，發(fā)生霍爾效應(yīng)，電勢(shì)φa<φb。

穩(wěn)定時(shí)，電子受力平衡

電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的Na離子和Cl離子受磁場(chǎng)力作用均偏向b側(cè),使b側(cè)離子濃度大于a側(cè)的離子濃度,則NaCl水溶液中各處電勢(shì)都相等.第17頁(yè),共19頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：一塊金屬立方體三邊長(zhǎng)度分別為a、b、c，將它連在直流電路中，電流表A的示數(shù)為I，如圖所示．現(xiàn)于空間加上方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并于金屬塊前后兩表面之間連接一個(gè)直流電壓表V，其示數(shù)為U．試求：（1