速度选择器、磁流体发电机专题

vv
v
A
evB
evB e U AA
v
a
b
A
B
U AA vBa
eE a
I
I Ba I Ba
neS
neab
A
I B 1 IB
A
neb ne b
IB U AA K b
a
A
的匀强磁场，磁感强度为B。现测得液体a、b两 点间的电势差为 U（ a、b为流量计上下表面的
两点），求管内导电液体的流量Q。
a ____ ____
_ 导电液体
U
EB
+
a 液体
++++++++
b
Bqv Eq Uq
b
d
vE U B Bd
Q V vtd 2 Ud tt B
图9-31
— v<E/B
FB
F
f E
f v>E/B
+
v=E/B
练习: 在两平行金属板间有正交的匀强电场
和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁
场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，
为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的
情况下，可采取的办法是：
BC
A.增大粒子射入时的速度
B.减小磁场的磁感应强度
C.增大电场的电场强度
积（m3/s）。已知管的直径为D，磁感应强度为B，试
推出Q与U的关系表达式。
× d×
×
×××b··a×××
× × ×
× ×导电 ×液
体
Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd
流量：Q=Sv=πdU/4B
若管道为其他形状,如矩形呢?
例：如图9-31所示为一电磁流量计的示意图，截 面为正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电 液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里
原理
• Eq=Bqv
B
d
正图中AB板哪一 个是电源的正极？
B板
2、此发电机的电 动势？（两板距离 为d，磁感应强度 为B，等离子速度 为v，电量为q）
Eq=Bqv
电动势：E’=Ed=Bvd
电流：I=E’/（R+r） 流体为：等离子束
目的：发电
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？
V2
B
UH
d

b





VFF1emvEH



V2
霍耳 I
霍尔元件
b
a
A
B
I
A
A
I
f
f
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f
f
f
f
f
f
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f
f
f
f
v
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vv
v
v
v vv
vv
电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？
速度选择器：
1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；
2. 带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能
匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。 否则偏转。
＋＋＋＋＋＋＋
3.注意电场和磁场的方向搭配。
v
若速度小于这一速度？
－－－－―――
电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，
q U qvB d
代入数据得v=2200m/s
电流的方向如何？ 由B到A
磁流体发电机
原理是：等离子气体喷入磁场， 正、负离子在洛仑兹力作用下 发生偏转而聚集到A、B板上， 产生电势差.
设A、B平行金属板的面积为S，相距L，等离子体 的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁 感强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通 过A、B板间时，A、B板上聚焦的电荷最多，板间 电势差最大，即为电源电动势，此时通过R的电流 是多大？
知识点六、 霍耳（E.C.Hall)效应
在一个通有电流的导体板上，垂直于板面 施加一磁场，则平行磁场的两面出现一个电 势差，这一现象是1879年美国物理学家霍耳 发现的，称为霍耳效应。该电势差称为霍耳 电势差 。
B
UH
d

b
vVF1mEH


I
Fe
知识点一.速度选择器
在如图所示的平行板器件中，
B E 电场强度 和磁感应强度 相互垂
直，具有不同水平速度的带电粒子 射入后发生偏转的情况不同。
这种装置能把具有某一特定速度 的粒子选择出来，匀速（或者说沿 直线）通过,所以叫速度选择器。
在电、磁场中，若不计重力，则： Eq=Bqv即v=E/B
思考 ：其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？
D.改变粒子的带电性质
2．如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所
具有的速率v=E/B，那么: ( c )
A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿 直线通过 B. 带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿 直线通过 C．不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都 能沿直线通过 D. 不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都 能沿直线通过
3：正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和 电场强度分别为B和E，一带电的粒子，以速度
v1垂直射入，而以速度v2射出，则（ BC） A.v1=E/B v2＜v1 B.v1＞E/B, v2＜v1 C.v1＜E/B v2＞v1 D.v1＞E/B .v2＞v1
qBv Eq
qEBqv
2.磁流体发电机
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，右图是它的示意图，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。
B LI
S
E, r
电源内电阻r=ρL/s
IR
E 场q=BqV，E场=BV
电动势E= E场L=BLV
电源内电阻r=ρ
L S
R中电流I=
E R＋r
=
BLV
R ＋ρ
L S
=
BLVS RS＋ ρL
知识点五、电磁流量计
流体为：导电液体
目的：测流量
图是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管 道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁 场区域时，测出管壁上的ab两点间的电动势U，就可 以知道管中液体的流量Q---单位时间内流过液体的体
电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大；
若大于这一速度？
将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小， 洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。
速度选择器
•当F=f时，Eq=Bqv即：v=E/B时，粒子作匀速直线运动。 •当F<f时，Eq<Bqv即：v>E/B时，粒子向下偏。 •当F>f时，Eq>Bqv即：v<E/B时，粒子向上偏。