Question

【題目】磁流體發電是一種新型發電方式，圖甲和圖乙是其工作原理示意圖．圖甲中的A、B是電阻可忽略的導體電極，兩個電極間的間距為d，這兩個電極與負載電阻相連．假設等離子體（高溫下電離的氣體，含有大量的正負帶電粒子）垂直于磁場進入兩極板間的速度均為v0．整個發電裝置處于勻強磁場中，磁感應強度強度大小為B，方向如圖乙所示．

（1）開關斷開時，請推導該磁流體發電機的電動勢E的大小；

（2）開關閉合后，

a．如果電阻R的兩端被短接，此時回路電流為I，求磁流體發電機的等效內阻r；

b．我們知道，電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的裝置，請你分析磁流體發電機的非靜電力是由哪個力充當的，其工作過程如何．

Answer 1

【答案】（1）E=Bdv0；（2）a、；b、洛倫茲力，使正電荷向A板匯聚，負電荷向B板匯聚。

【解析】（1）等離子體射入兩板之間時，正離子受向上的洛倫茲力而偏向A極板，同時負離子偏向B極板，隨著離子的不斷積聚，在兩板之間形成了從A到B向下的附加電場，當粒子受的電場力與洛倫茲力相等時，粒子不再偏轉，此時兩板的電勢差即為發電機的電動勢，滿足 ，解得E=Bdv0

（2）開關閉合后，

a．如果電阻R的兩端被短接，此時回路電流為I，求磁流體發電機的等效內阻:

b.由（1）的分析可知，洛倫茲力使正電荷向A板匯聚，負電荷向B板匯聚。