磁流体发电机电磁流量计霍尔效应课件.ppt

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1、关于磁流体发电机电磁流量计霍尔效应现在学习的是第1页，共19页一一.磁流体发电机（磁流体发电机（等离子体）：等离子体）：1 1、磁流体发电是一项新兴磁流体发电是一项新兴技术，它可以把技术，它可以把物体的内能物体的内能直接直接转化为转化为电能电能，下图是它的示意图，下图是它的示意图，平行金属板平行金属板A A、B B之间有一个很强之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，负带电粒子）喷入磁场，ABAB两板两板间便产生电压。如果把间便产生电压。如果把ABAB和用电和用电器连接，器连接，ABAB

2、就是一个直流电源的就是一个直流电源的两个电极。两个电极。气体通常呈中性，但在高温下，气体会被电离成正负离子，气体通常呈中性，但在高温下，气体会被电离成正负离子，这种状态下的气体称为等离子体。这种状态下的气体称为等离子体。现在学习的是第2页，共19页2 2、磁流体发电机的原理：、磁流体发电机的原理：（1）装置：）装置：M、N为平行金属，板间有匀强磁场，为平行金属，板间有匀强磁场，让等离子体从两板之间垂直进入匀强磁场让等离子体从两板之间垂直进入匀强磁场。MNv现在学习的是第3页，共19页（2 2）磁流体发电机的原理：）磁流体发电机的原理：正负离子正负离子受到受到f洛洛偏转偏转打到两金属板上打到两金

3、属板上 两板间产生电场、电压。两板间产生电场、电压。MNv当金属板与用电器组成闭合回路，金属板相当于电源。当金属板与用电器组成闭合回路，金属板相当于电源。电荷量积累到一定程度：电荷量积累到一定程度：f洛洛=F电电 粒子不再偏转粒子不再偏转两板间电压达到最两板间电压达到最大。此后的粒子均做匀速直线运动。此时两板间电压即为电源的电大。此后的粒子均做匀速直线运动。此时两板间电压即为电源的电动势动势开始阶段：电压较小开始阶段：电压较小 f洛洛F电电两两板上电板上电荷增多荷增多场强、电压增大。场强、电压增大。现在学习的是第4页，共19页设：平行金属板面积设：平行金属板面积-S 间距间距-L 等离子体电阻

4、率等离子体电阻率-喷入气体的速度喷入气体的速度-v 磁场的磁感强度磁场的磁感强度-B 板外电阻板外电阻 -R求：求：R中的电流中的电流Eq=Bqv电动势：电动势：E=Ed=Bvd电流：电流：I=E/（R+r）现在学习的是第5页，共19页练习：如图所示是等离子体发电机的示意图，平行金练习：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属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距，两板间距离为离为20，要使，要使AB端的输出电压为端的输出电压为220V，则等离子，则等离子垂直射入磁场的速度为多少？垂直射入磁场的速度为多少？代入数据得代入数据得v=2200m/s电流的方向

5、如何？电流的方向如何？由由由由B到到到到A A现在学习的是第6页，共19页二、电磁流量计二、电磁流量计1 1、用途：测量可导电流体（如污水）在管中的流量、用途：测量可导电流体（如污水）在管中的流量 （单位时间内通过管内横截面的流体的体积）（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。2 2、模型：横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高、模型：横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高 分别为图中的分别为图中的 a a、b b、c c，两端与输送液体的管道相连，两端与输送液体的管道相连 （图中虚线），上下两面是金属材料，前后两面是绝（图中虚线），上下两面是金属材料，前后两面是绝 缘材料。

6、缘材料。bacB现在学习的是第7页，共19页 3 3、工作原理：、工作原理：将流量计放在匀强磁场将流量计放在匀强磁场 B B中中,磁场方向垂直于前后两面。当导磁场方向垂直于前后两面。当导电液体（正、负离子）流经该管道时，导体上下表面带电，最电液体（正、负离子）流经该管道时，导体上下表面带电，最终会达到稳定状态（此时上、下表面间的电压即为电源的电动终会达到稳定状态（此时上、下表面间的电压即为电源的电动势）。势）。此后的导体流体将在管中做匀速运动，流过管内横截面的流体的此后的导体流体将在管中做匀速运动，流过管内横截面的流体的体积保持稳定。这时，就可测出：导电液体的流量体积保持稳定。这时，就可测出：

7、导电液体的流量Q Q（单位时间内（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。通过管内横截面的流体的体积）。bacBQ=vS=v bcQ 的计算公式：的计算公式：Bqv=Eq=qu/c得得v=U/BcQ=bU/B现在学习的是第8页，共19页流量：流量：Q=Sv=dU/4Bdba导电导电液体液体Bqv=Eq=qu/d得得v=U/Bd导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷要洛导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷要洛沦兹力的作用下偏转，形成电场，当电场力与洛伦兹力沦兹力的作用下偏转，形成电场，当电场力与洛伦兹力平衡时，平衡时，a、b两点的电势差就保持稳定两点的电势差就保持稳定现在学习的是第

8、9页，共19页例：将流量计放在匀强磁场例：将流量计放在匀强磁场B B中中,磁场方向垂直前后磁场方向垂直前后 两面。当导电液体流经流量计的流量稳定时，在两面。当导电液体流经流量计的流量稳定时，在 管外将流量计上、下两表面间接入电阻管外将流量计上、下两表面间接入电阻R R和电流和电流 表。若用表。若用I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为表示测得的电流值。已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为不计电流表的内阻，则可求得流量为 AI(bR+c/a)/B BI(aR+b/c)/B CI(cR+a/b)/B DI(R+bc/a)/BbacBAR现在学习的是第10页，共19页（1）流量计上、

9、下两面间稳定的电势差为：）流量计上、下两面间稳定的电势差为：由由 qU/c=qvB 得：得：U=Bcv（2）电源内阻：）电源内阻：r=l/S=c/ab（3）由）由 I=E/(R+c/ab)Bcv=I(R+c/ab)得：得：v=I(R+c/ab)/Bc Q=vS=vbc =I(bR+c/a)/BbacBA现在学习的是第11页，共19页1 1、定义：当通有电流的导体处在垂直于电流方向的磁场中时，、定义：当通有电流的导体处在垂直于电流方向的磁场中时，会在导体的上、下表面产生电压，这一现象称为会在导体的上、下表面产生电压，这一现象称为金属导体金属导体IvfEqEfd2 2、霍尔电压：导体的上、下表面所

10、达到的稳定的电压。、霍尔电压：导体的上、下表面所达到的稳定的电压。四、霍尔效应四、霍尔效应现在学习的是第12页，共19页3、霍尔电压的计算式：、霍尔电压的计算式：当磁场不太强时，电势差当磁场不太强时，电势差U、电流、电流I和和B的关系为：的关系为：k-霍尔系数：霍尔系数：UH +dbIB霍尔电压：霍尔电压：UH=Bvd.霍尔电压霍尔电压：由由I=nqSv=nqSv，v v可表示为：可表示为：I/nqS/nqS霍尔系数霍尔系数：现在学习的是第13页，共19页例例：如图所示，长方形玻璃水槽中盛有如图所示，长方形玻璃水槽中盛有 NaCl 水溶液，水溶液，在水槽的左在水槽的左右侧右侧 c、d 的内侧各

11、装一导体片，使溶液中通的内侧各装一导体片，使溶液中通 入沿入沿x 轴正方轴正方向的电流向的电流I，沿，沿y 轴正方向加恒定的匀强磁轴正方向加恒定的匀强磁 场场B，图中，图中a、b是是垂直于垂直于z轴方向的前后两侧面，则：轴方向的前后两侧面，则：A.a 处电势等于处电势等于b 处电势处电势 B.a 处离子浓度大于处离子浓度大于b 处离子浓度处离子浓度 C.溶液的上表面电势等于下表面电势溶液的上表面电势等于下表面电势 D.溶液的上表面处溶液的上表面处 离离子浓度大于下表面处子浓度大于下表面处 的离子浓度的离子浓度xBbcNaIdZy现在学习的是第14页，共19页分析：分析：（1）电解质中运动的钠离

12、子沿电流方向运动（图中为右）电解质中运动的钠离子沿电流方向运动（图中为右）而氯离子沿电流的反方向运动（图中为左）。而氯离子沿电流的反方向运动（图中为左）。（2）由左手定则，它们所受的洛仑兹力都使它们偏向由左手定则，它们所受的洛仑兹力都使它们偏向a 侧面侧面,故：故：a侧面离子浓度大于侧面离子浓度大于b侧面的离子浓度侧面的离子浓度 但由于到达但由于到达a侧面的电荷量相互抵消，故侧面的电荷量相互抵消，故a侧面不带电，侧面不带电，b侧面也不带电，导体中无电场存在。因此：导体内各侧面也不带电，导体中无电场存在。因此：导体内各 点电势均相等。故点电势均相等。故a、b侧面电势相等；上、下面也等侧面电势相等

13、；上、下面也等（3）上、下表面离子浓度均相等。）上、下表面离子浓度均相等。BbcNaIdZy现在学习的是第15页，共19页例：如图所示例：如图所示,一块通电的铜板放在磁场中一块通电的铜板放在磁场中,铜板的板铜板的板面与磁场垂直面与磁场垂直,板内通有图示方向的电流板内通有图示方向的电流 a、b分别是铜板的左右边缘的分别是铜板的左右边缘的 两点，则两点，则 A.电势电势ab B.电势电势ab C.电流增大电流增大,a-b 增大增大 D.其它条件不变其它条件不变,将铜板改为将铜板改为NaCl水溶液时水溶液时,空间空间各点的电势大小与铜板导电时的情况一样各点的电势大小与铜板导电时的情况一样abI现在学

14、习的是第16页，共19页 分析：铜板中导电的电荷是电子，定向移动的速度方向与电流分析：铜板中导电的电荷是电子，定向移动的速度方向与电流的方向相反，由左手定则可判断电子在磁场中偏转的方向偏的方向相反，由左手定则可判断电子在磁场中偏转的方向偏向向a 侧，侧，a板带负电，板带负电，b板带正电，发生霍尔效应，电势板带正电，发生霍尔效应，电势a b。稳定时，电子受力平衡稳定时，电子受力平衡 电解质中运动的电解质中运动的 Na离子和离子和Cl 离子受磁场力作用离子受磁场力作用 均偏向均偏向b侧侧,使使b 侧离子浓度大于侧离子浓度大于a 侧的离子浓度侧的离子浓度,则则NaCl 水溶液中各水溶液中各处电势都相

15、等处电势都相等.现在学习的是第17页，共19页例例：一一块块金金属属立立方方体体三三边边长长度度分分别别为为a、b、c，将将它它连连在在直直流流电电路路中中，电电流流表表A的的示示数数为为I，如如图图所所示示现现于于空空间间加加上上方方向向竖竖直直向向下下、磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场，并并于于金金属属块块前前后后两两表表面面之之间间连连接接一一个个直直流流电电压压表表V，其示数为其示数为U试求：试求：（1）电压表接线柱）电压表接线柱m、n中哪一个是正接线柱？中哪一个是正接线柱？哪一个是负接线柱？哪一个是负接线柱？（2）金属中的载流子（自由电子）金属中的载流子（自由电子）的定向运动的的定向运动的 速率速率v多大？多大？（3）金属中的载流子）金属中的载流子 密度密度n 多大？多大？n n：单位体积内由电荷数：单位体积内由电荷数现在学习的是第18页，共19页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第19页，共19页