磁場中的十大“機器”應用題分析(西安市第89中學-李靖)

1、1磁場中的十大“機、器”應用題分析應用之一：磁流體發(fā)電機應用之一：磁流體發(fā)電機1、目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，它可以把內能直接轉化為電能，其發(fā)電原理如圖1，將一束等離子體（高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒，而整體呈電中性）噴射入磁場，磁場中A、C兩平行金屬板的面積為S，彼此相距為L，等離子體的電導率為P（即電阻率倒數(shù)），噴入速度為v，板間磁感應強度B與氣流方向垂直，與板相連的電阻的阻值為R，試回答：1

2、）此發(fā)電機的電動勢有多大？2）合上S，流過R的電流I為多少？解析：1）發(fā)電機的電源電動勢E即為外電路斷開時電源兩極間的電勢差，當?shù)入x子體沿直線勻速通過A、C兩板時，A、C兩板間電勢差達到最大，設等離子體電量為q，則有，E=BLv，電源內阻由電阻定律得：，LqEqvB?PSLSLr???代閉合電路歐姆定律中，流過R的電流為：LRPSBLvPSPSLRBLvI????應用之二：正負電子對撞機應用之二：正負電子對撞機2、正負電子對撞機的最后部

3、分簡化示意圖如圖2（俯視），位于水平面內的粗實線所示的圓環(huán)形真空管道是正、負電子做圓運動的“容器”，經過加速器加速后的正、負電子被分別引入該管道時，具有相等的速率v，它們沿管道向相反的方向運動。在管道內控制它們轉彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖中的A1、A2、A3……AN，共N個，均勻分布在整個圓環(huán)內（圖中只示意性地用細實線畫出幾個，其余的用細虛線表示），每個電磁鐵內的磁場都是勻強磁場，并且磁感應強度都相同，方向豎直向下，磁場區(qū)域的直徑為d

4、，改變電磁鐵內電流的大小，就可改變磁場的磁感應強度，從而改變電子偏轉的角度。經過精確調整，實現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運動，這時電子經過每個電磁鐵時射入點和射出點都在電磁鐵的同一條直徑的兩端，如圖3示。這就為進一步實現(xiàn)正、負電子的對撞做好了準備。1）確定正、負電子在管道內各是沿什么方向旋轉的。2）已知正、負電子的質量都是m，所帶電荷都是元電荷e，重力不計，試求電磁鐵內勻強磁場的磁感應強度B的大小?！瑼n1AnA3

5、A2A11d圖2圖3KACR圖13解析：因磁場方向垂直紙面向里，當導電流體流經流量計時，帶電離子將在洛倫茲力作用下偏轉，從而在上、下表面上分別積累正、負電荷，建立電場，帶電離子同時受洛倫茲力和電場力作用，當達到動態(tài)平衡時有：則依歐姆定律得所以cEqqvB?BcvE?)(abcRIE???)(abcRBcIv???流量：則應選A。)(acbRBIvbcQ????應用之五：磁電式電流計應用之五：磁電式電流計5、磁電式電流計線圈長a=2.0c

6、m寬b=1.0cm匝數(shù)n=250匝，磁極間隙內有一徑向磁場。線圈所在處的磁感應強度B=0.20T當通入電流I=0.1mA時，偏轉角?=30，求作用于線圈上的磁力矩。若要提高此電流計的靈敏度，可采取得措施有哪些？解析：磁電式電流計，利用磁力矩大小與電流大小成正比，彈簧產生的力矩與偏轉角度成正比，當電流表偏轉平衡時，電流的大小就與指針的偏角成正比。磁力矩的大小與偏角無關，所以該線圈所受的磁力矩大小為：NmNmnBIabM643100.110

7、0.10.21010.020.0250?????????????由可知：電流表的靈敏度將隨著線圈匝數(shù)N、線圈面積S及磁感應強?knBIS?度B的增大而提高，隨著螺旋彈簧扭轉系數(shù)k（轉過1所需外力矩的大?。┑脑龃蠖档汀Ａ硗?，減小摩擦也有利于靈敏度的提高。應用之六：回旋加速器應用之六：回旋加速器6、如圖7為一回旋加速器的示意圖，已知D形盒的半徑為R，中心O處放有質量為m、電荷量為q的正離子源，若磁感應強度大小為B，求：1）在D形盒間的高頻