Question

5．海水中含有大量的正、負(fù)離子，這些離子隨海流做定向運(yùn)動(dòng)，如果有磁場能使這些正、負(fù)離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來．如圖所示為一利用海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理的示意圖，上、下兩塊金屬板M、N水平正對(duì)放置，浸沒在海水里，金屬板面積均為S=1×10³m²，板間相距d=100m，海水的電阻率ρ=0.25Ω•m，在金屬板之間加一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.05T，方向由南向北，海水從東向西以速度v=5m/s流過兩金屬板之間，且將在兩板之間形成電勢(shì)差．
（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，哪塊金屬板的電勢(shì)較高？
（2）該磁流體發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E為多大？
（3）若用此發(fā)電機(jī)給一電阻為0.6Ω的航標(biāo)燈供電，則流過航標(biāo)燈的電流大小為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)左手定則，即可求解；
（2）根據(jù)電場力等于洛倫茲力，結(jié)合電阻定律，即可求解；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律，與焦耳定律，即可求解．

解答 解：（1）由左手定則得，N板的電勢(shì)較高．　
（2）當(dāng)海水中流動(dòng)的帶電離子進(jìn)入磁場后，將在兩板之間形成電勢(shì)差，當(dāng)帶電離子所受到的電場力F與洛倫茲力f相平衡時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，有：
q=qvB　
代入有關(guān)數(shù)據(jù)得電動(dòng)勢(shì)為：E=25V．　
（3）內(nèi)阻為：r=ρ
帶入數(shù)據(jù)得：r=0.025Ω　
電路中的電流為：I═A=40A． 
答：（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，金屬N板的電勢(shì)較高；
（2）該磁流體發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E為25V；
（3）若用此發(fā)電機(jī)給一電阻為0.6Ω的航標(biāo)燈供電，則流過航標(biāo)燈的電流大小為40A．

點(diǎn)評(píng) 考查左手定則、電阻定律、閉合電路歐姆定律與焦耳定律的應(yīng)用，注意左手定則與右手定則的區(qū)別，分清電阻的長度與寬度．