在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时

在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时,常使用电磁泵.某种电磁泵的结构如图6-1-4所示,把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的,图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与导管垂直,让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直.设导管截面高为a,宽为b,导管有长为l的一部分置于磁场中,由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子向前推进.整个系统是完全密封的,只有金属钠本身在其中流动,其余的部件是固定不动的.

图6-1-4

(1)在图上标出液态钠受磁场驱动力的方向;

(2)假定在液态钠不流动的条件下,求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式;

(3)设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q,单位体积内参与导电的自由电荷数为n,求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度v.

答案

思路解析:由图结构可知,液态钠可以导电,当通以图示方向电流时,就相当于有长为a的通电金属钠液柱处在磁场B中,磁场便会对这段金属钠液柱产生安培力作用,推动液态钠沿管流动.如果计算出了这个安培力,再除以管子的横截面积就可以计算出附加压强p.

(1)磁场驱动力F方向沿导管水平向里且与B、I均垂直(图略).

(2)由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F=BIa                            ①

管道横截面积S=ab                                                           ②

由压强公式,垂直于导管横截面方向上磁场力产生的附加压强p=                 ③

由①②③得p=.

(3)由电流定义式I=                                                        ④

在时间t内通过的总电荷量Q=nqblvt                                              ⑤

由④⑤得参与导电的自由电荷定向移动的平均速率.

答案:(1)见解析  (2)p=  (3)


相关题目

如图,四面体的三条棱两两垂直,,, 为四面体外一点.给出
如图,四面体的三条棱两两垂直,,, 为四面体外一点.给出下列命题. ①不存在点,使四面体有三个面是直角三角形; ②不存在点,使四面体是正三
下列实验操作中正确的是( ) A.将剩余的药品放回原瓶B
下列实验操作中正确的是( ) A.将剩余的药品放回原瓶B.被加热的物质放在酒精灯的内焰部分加热C.向燃着的酒精灯内添加酒精D.称量药品时用镊
In April, 2009, President Hu inspected the warships in Qingdao,    the 60th a
In April, 2009, President Hu inspected the warships in Qingdao,    the 60th anniversary of the founding of the PLA Navy. A. marking            B. marked          C. having marke
有一处平衡状态的反应X(s)+3Y(g)2Z(g)△H<0。为了使
有一处平衡状态的反应X(s)+3Y(g)2Z(g)△H<0。为了使平衡向生成Z的方向移动,应采取的措施是(   ) ①升高温度;②降低温度;③增大压强;
下图为某省轮廓图,判断: (1)从图中可以看出,该省的
下图为某省轮廓图,判断: (1)从图中可以看出,该省的一些著名的城市大多是沿________分布,说明________与城市区位的关系极为密切。 (2)图中属
下列有关基因重组的叙述,不正确的是(      ) A.非同
下列有关基因重组的叙述,不正确的是(      ) A.非同源染色体上的非等位基因可以发生重组 B.基因重组是生物变异的根本来源 C.基因重组可能
His appearance ______ shows that he didn’t die ______. A. in flesh; at all 
His appearance ______ shows that he didn’t die ______. A. in flesh; at all    B. in the flesh; at the all  C. in flesh; at the all  D. in the flesh; at all  
右图为一种早期的自行车,这种不带链条传动的自行车前轮
右图为一种早期的自行车,这种不带链条传动的自行车前轮的直径很大,这样的设计在当时主要是为了(  ) A.提高速度      B.提高稳定性 C.骑行

最新题目