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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AB,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

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AB板由于带不同性质的电荷而产生电压

(2)


解析:

(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AB板由于带不同性质的电荷而产生电压

  (2)AB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

    ①

  fBqv   ②  Ff  ③

  ; ④

  联立求得:

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