- 交流发电机
- 共184题
如图是磁流体发电机原理示意图．设平行金属板间距为d，发电通道长为a、宽为b，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，导电流体的流速为v，电阻率为
（1）该发电机产生的电动势；（2）负载R上的电流I；
（3）求磁流体发电机总功率p；（4）为了使导电流体以恒定的速度v通过磁场，发电通道两端需保持一定的压强差△p。试计算△p。
正确答案
（1）E=Bdv；（2）
（4）
（1）其中r=ρd/ab.当外电路断开时，电动势为E=Bdv。
（2）根据欧姆定律可求得负载R上的电流
（3）磁流体发电机的总功率P=EI=
图1-8是磁流体发电机工作原理图。
磁流体发电机由燃烧室（O）、发电通道（E）和偏转磁场（B）组成。在2500K以上的高温下，燃料与氧化剂在燃烧室混合、燃烧后，电离为正负离子（即等离子体），并以每秒几百米的高速喷入磁场，在洛仑兹力的作用下，正负离子分别向上、下极板偏转，两极板因聚积正负电荷而产生静电场。这时等离子体同时受到方向相反的洛仑兹力（
小题1:（1）磁流体发电机的电动势
小题2:（2）发电通道两端的压强差
正确答案
小题1:
小题2:
根据两板电势差最大值的条件
所以，磁流发电机的电动势为
设电源内阻不计，通道横截面边长等于
根据能量的转化和守恒定律有
所以，通道两端压强差为
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能。下图是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有磁感应强度为B的匀强磁场，现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而整体呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度为v，电量大小为q，两极之间的等效内阻为r，稳定时，磁流体发电机的电动势E＝________，设外电路电阻为R，则R上消耗的功率P＝__________。
正确答案
正、负离子在洛伦兹力的作用下分别积累在B板和A板上,在A、B之间形成竖直向上的电场,电荷积累越多,两板电压越大,场强也越大,直到qE=qvB时,即E=vB时,等离子体做匀速直线运动,此时两极板之间的电压U=Ed=Bdv,这就是该发电机的电动势，由闭合电路欧姆定律可知回路电流为
点评：磁流体发电机是变相考查复合场和闭合电路欧姆定律的一个综合题型，当后面飞进来的粒子所受电场力等于洛伦兹力时匀速飞出，这是解决此类问题的突破口
目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能．如图4-10表示出了它的发电原理，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，从整体来说呈中性），喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板就会聚集电荷，产生电压．
图4-10
（1）说明金属板上为什么会聚集电荷?
（2）设磁场为匀强磁场，方向如图4-10，磁感应强度为B，等离子体喷射入磁场时速度为v，方向与磁场方向垂直，极板间距离为d，试求极板间最大电压
正确答案
（1）正离子逐渐向A板运动而聚集到A板，负离子逐渐向B板运动而聚集到B板上，使A、B板由于带不同性质的电荷而产生电压
（2）
（1）等离子体喷射入磁场中，正、负离子将受到洛伦兹力作用而偏转，正离子逐渐向A板运动而聚集到A板，负离子逐渐向B板运动而聚集到B板上，使A、B板由于带不同性质的电荷而产生电压
（2）A、B板分别聚集了正、负电荷之后，将产生一电场，忽略边缘效应，板间电场可视作匀强电场．当某个离子进入板间后所受电场力与洛伦兹力相等时，此时板间电压最大，设为
f＝Bqv ② F＝f ③
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