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.
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.
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)