磁流体发电机模型
电磁感应现象的两类情况ppt课件演示文稿
解析：由题意可知圆形线圈A上产生的感生电动势 ΔB E＝n S＝100×0.02×0.2 V＝0.4 V， Δt E 0.4 V 电路中的电流 I＝ R ＋R ＝ 4 Ω＋6 Ω＝0.04 A. 1 2 电容器充电时的电压 UC＝IR2＝0.04 A×6 Ω＝0.24 V， 2 s后电容器放电的电荷量 Q＝CUC＝30×10－6 F×0.24 V ＝7.2×10－6 C. 答案：0.24 V 7.2×10－6 C
F的方向竖直向下．在力F的作用下，自由电子沿导体向 下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩 的正电荷．结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现 由D指向C的静电场．此电场对电子的作用力F′是向上的，与 洛伦兹力的方向相反．随着导体两端正、负电荷的积累，场 强不断增强，当作用在自由电子上的静电力F′与洛伦兹力F 互相平衡时，DC两端便产生了一个稳定的电势差．如果用另 外的导线把CD两端连接起来，由于D端电势比C端高，自由 电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针方向流动，形 成逆时针方向的感应电流如图乙所示．电荷的流动使CD两端 积累的电荷减少，洛伦兹力又不断地使电子从D端运动到C端， 从而在CD两端维持一个稳定的电动势．
我们知道，常温下的气体是绝缘体，须在6000℃以上才能 电离，这样的高温是难以达到的．为使气体在较低温度下 (3000℃左右)就能电离，可在高温燃烧的气体中添加一定比例 (1%)的容易电离的低电离电位物质(如钾、铯等碱金属化合 物)．磁流体发电机燃烧室产生的高温等离子体经喷管提高流 速，以高温高速进入发电通道，切割磁感线产生电磁感应，并 在电极壁的两极上形成电动势．或者说，离子在洛伦兹力的作 用下，不断奔向两电极，从而形成电势差对外供电．
变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场，导体内
磁流体发电机
设A、B平行金属板的面积为S，两极板间的距离为l，磁场磁感
应强度为B，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体的速度为v，
板外电阻为R.当正、负离子所受静电力和洛伦兹力平衡时，两
极板间达到的最大电势差为U(即电源电动势)，则q
U l
＝qvB，
即U＝Blv.
磁流体发电机
(4)电源内阻：r＝ρlS.
(5)回路电流：I＝r＋UR.
垂直磁场方向射入A、C两板之间，则稳定时下列说法中正确的是( BC) A.极板A是电源的正极
B.极板B是电源的正极
C.电源的电动势为Bdv
D.电源的电动势为Bqv
磁流体发电机
小结
创新微课
结构
磁流体发电机
原理
ห้องสมุดไป่ตู้
qU ＝qvB l
同学，下节再见
创新微课 现在开始
磁流体发电机
磁流体发电机
创新微课
磁流体发电机
(1)原理：等离子气体喷入磁场，正负离子在 洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在A、B板 上，产生电势差，它可以把离子的动能通过磁 场转化为电能.
(2)电源正、负极判断：根据左手定则可判断出图中的B是发电机的正极.
磁流体发电机
创新微课
(3)电源电动势U：
创新微课
磁流体发电机
创新微课
例题(多选)磁流体发电是一项新兴技术，它可把气体的内能直接转化为电
能，图是它的示意图，平行金属板A、C间有一很强的磁场，将一束等离
子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)喷入磁场，两极板
间便产生电压，现将A、C两极板与电阻R相连，两极板间距离为d，正对
面积为S，等离子体的电阻率为ρ，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿
磁流体发电机
• 美国科学家首先提出磁流体发电机的概念 • 20世纪70年代开始进行实验研究
磁流体发电机的技术发展经历了几个阶段
• 基本原理和实验方法的研究阶段 • 关键技术和系统集成的研究阶段 • 应用领域和产业化的研究阶段
磁流体发电机在能源领域的应用
磁流体发电机在火力发电和核能发电领域具有广泛 应用前景
• 基本原理和实验方法已经成熟 • 关键技术取得了突破，系统集成技术取得进展
磁流体发电机在实际应用中仍面临技术难题
• 磁场发生器和电极的材料和设计问题 • 流体的磁化和运动控制问题 • 磁流体发电机的稳定性和可靠性问题
磁流体发电机面临的技术挑战与问题
磁流体发电机面临的主要技术挑战包括材料、设计 和控制问题
磁流体发电机的研究方向包括实验研究、 数值模拟和应用研究
• 开发高性能磁场发生器和电极材料 • 研究智能化控制技术，提高发电效率 和稳定性 • 研究系统集成技术，实现磁流体发电 机的高效应用
• 加强实验研究，验证理论分析和数值 模拟结果 • 开展数值模拟，优化磁流体发电机的 设计和性能 • 加强应用研究，推动磁流体发电机的 实际应用和产业化进程
• 能够有效利用废热和余压能源，提高 能源利用效率 • 在核电站和火力发电厂等领域具有潜 在应用价值
磁流体发电机在新能源开发和节能技术 方面具有优势
• 在太阳能、风能等新能源领域具有广 泛应用前景 • 能够为电动汽车、照明系统等提供高 效、稳定的电能
磁流体发电机在其他领域的潜在应用
磁流体发电机在生物医学和环境保护领域具有潜在应用价值
• 磁场发生器产生稳定的磁场 • 流体通道使流体在磁场中运动 • 电极将产生的电动势输出
磁流体发电机的工作原理可以分为两个 过程
高中物理模型-电磁流量计模型
模型组合讲解——电磁流量计模型张慧琨［模型概述］带电粒子在电磁场中运动时受到电场力、洛伦兹力有时还有考虑重力的作用，发生偏转或做直线运动，处理方法有很多共同的特点，同时在高考中也连年不断，实际应用有电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等，所以我们特设模型为“电磁流量计”模型。
［模型讲解］例1. 图1是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab 两点间的电动势ε，就可以知道管中液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（s m /3）。
已知管的直径为D ，磁感应强度为B ，试推出Q 与ε的关系表达式。
图1解析：a ，b 两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。
到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a ，b 两点的电势差达到稳定值ε，此时，洛伦兹力和电场力平衡：qE qvB =，DE ε=，DBv ε=，圆管的横截面积241DS π=故流量BDSv Q 4πε==。
评点：①该题是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。
②联系宏观量I 和微观量的电流表达式nevS I =是一个很有用的公式。
例2. 磁流体发电是一种新型发电方式，图2和图3是其工作原理示意图。
图2中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为b a l 、、，前后两个侧面是绝缘体，下下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻L R 相连。
整个发电导管处于图3中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B ，方向如图所示。
发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。
由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。
发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。
设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离气体流速为0v ，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差p ∆维持恒定，求：图2 图3（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F 多大； （2）磁流体发电机的电动势E 的大小； （3）磁流体发电机发电导管的输入功率P 。
磁流体发电机讲谈教材
燃煤磁流体发电技术--亦称为等离子体发电，就是磁流 体发电的典型应用，燃烧煤而得到的2.6×106℃以上的 高温等离子气体并以高速流过强磁场时，气体中的电子 受磁力作用，沿着与磁力线垂直的方向流向电极，发出 直流电，经直流逆变为交流送入交流电网。 磁流体发电本身的效率仅20%左右，但由于其排烟温度 很高，从磁流体排出的气体可送往一般锅炉继续燃烧成 蒸汽，驱动汽轮机发电，组成高效的联合循环发电，总 的热效率可达50%～60%，是目前正在开发中的高效发 电技术中最高的。同样，它可有效地脱硫，有效地控制 NOx的产生，也是一种低污染的煤气化联合循环发电技 术。
四、磁流体发电机的应用及前景
1、流体发电的现状
磁流体发电是一种将热能直接转换成电能的新型发电方式，具有转换效 率高，污染少等特点，受到世界各主要国家的重视，并纷纷开展了研究。 1959年美国阿夫柯—埃弗雷特研究实验室对磁流体发电的原理性试验首 次获得成功，为现代磁流体发电技术的发展奠定了基础。从此以后，这 项新技术很快发展了起来。一些重要工业国家如美国、前苏联、日本等 都列入了国家研究发展规划。中国也是长期坚持这项研究的国家之一。
2发电通道和磁体
磁体——把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性 质叫做磁性，具有磁性的物体叫磁体。
磁体是一种很神奇的物质。它有以至于无形的力， 既能把一些东西吸过来，又能把一些东西排开。在 我们周围，有很多磁体。
三、磁流体发电机的特点
1.大大提高发电效率
普通的火力发电，燃烧燃料释放的能量中，只有20%变成了电能。 而且人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40%就已经达到了 极限。而用磁流体发电，可以将磁流体发电管道里喷出来的废气，驱 动另一台汽轮发电机形成组合发电装置，这种组合发电的效率可以达 到50%。如果解决好一些技术上的问题，发电效率还有望进一步提高 到60%以上。 2.环境污染少
专题24 磁流体发电模型-2023年高考物理磁场常用模型精练(解析版)
2023年高考物理《磁场》常用模型最新模拟题精练专题24.磁流体发电模型一．选择题1.（2022河北石家庄二中模拟）磁流体发电机，又叫等离子体发电机，图中的燃烧室在3000K 的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。
高温等离子体经喷管加速后以1000m/s 的速度进入矩形发电通道。
发电通道有垂直于纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B=6T 等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。
已知发电通道长a=50cm ，宽b=20cm ，高d=20cm ，等高速等高子体离子体的电阻率ρ=2Ω·m 。
则以下判断中正确的是（）A.因正离子带电量未知，故发电机的电动势不能确定B.图中外接电阻R 两端的电压为1200VC.当外接电阻R=8Ω时，发电机的效率最高D.当外接电阻R=4Ω时，发电机输出功率最大【参考答案】D 【名师解析】发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无关，故A 错误；等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得UqqvB d=得发电机的电动势1200V E U Bdv ===发电机的内阻为0.2240.20.5l r S ρ==Ω=Ω⨯则图中外接电阻R 两端的电压为1200V RU E R r=<+当外接电阻4R r ==Ω，发电机输出功率最大，故B 错误D 正确；发电机的效率11UI U R r EI E R r Rη====++，可知，外电阻越大，电源的效率越高，故C 错误。
2.(2022山东济南重点高中质检)利用海流发电的磁流体发电机原理示意图如图所示，矩形发电管道水平东西放置，整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。
其上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。
已知发电管道长为L 、宽为d 、高为h ，海水在发电管道内以恒定速率v 朝正东方向流动。
发电管道内的海水在垂直流动方向的电阻为r ，海水在管道内流动时受到的摩擦阻力大小恒为f ，不计地磁场的影响，则（）A.N 侧的电势高B.开关S 断开时，M 、N 两端的电压为BdvC.开关S 闭合时，发电管道进、出口两端压力差22B d vF f R r =++D.开关S 闭合时，电阻R 上的功率为222B d v R【参考答案】BC 【名师解析】海水向东流动的过程中，正电荷受到的洛伦兹力的方向指向M ，而负电荷受到的洛伦兹力的方向指向N ，所以M 侧聚集正电荷，M 侧的电势高，A 错误；开关S 断开时，设海水中的电荷所带的电荷量为q ，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，M 、N 两端的电压U 保持恒定，有U qvB q d=解得U Bdv =，B 正确；开关S 闭合后，海水所受的摩擦阻力恒为f ，设开关S 闭合后管道内海水受到的安培力为F 安，发电管道进出口两端压力差F f F =+安有21F F f F =++安，F BId =安根据闭合电路欧姆定律有U I R r=+解得22B d vF f R r=++，C 正确；电阻R 上的功率为22222()B d v RP I R R r ==+，D 错误。
高中物理最基础考点考点磁流体发电机新人教选修
考点30 磁流体发电机磁流体发电机(选修3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力)★★★○○○1、磁流体发电机：能够把高温气体中大量的正、负带电粒子通过磁场后分开，从而形成一个直流电源的装置。
2、构造：如图所示，左右是磁极，上下是两个电极板，形成的直流电对外输出。
3、原理：当高温等离子体进入磁场，由于等离子体是由大量的正、负带电粒子组成的，所以这些粒子会在磁场中会受到洛伦兹力，由左手定则可以判断出，带正电的粒子受到的洛伦兹力向下，带负电的粒子受到的洛伦兹力向上，故B极板就是电源的正极，A极板就是电源的负极，从而可以对外供电。
当电源BA两极板对外供电稳定后，设两极板间的电压为U，极板间距为d，磁场的磁感应强度为B，则带电粒子再进入磁场后就不再发生偏转，而直接匀速直线运动射出，此进离子受平衡力的作用，即粒子受到电场力等于洛伦兹力；故E q=Bqv，也就是Udq=Bqv，则磁流体发电机的电动势为U=Bvd。
1、电磁流量计：测量管道中液体流量的装置。
（1）结构：如图所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab两点间的电动势 ，就可以知道管中液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（sm/3）。
已知管的直径为D，磁感应强度为B。
（2）原理：a ，b 两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。
到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a ，b 两点的电势差达到稳定值ε，此时，洛伦兹力和电场力平衡：qE qvB =，D E ε=，DB v ε=，圆管的横截面积241D S π=故流量BD Sv Q 4πε==。
（3）注意的问题：①流量计是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。
②联系宏观量I 和微观量的电流表达式nevS I =是一个很有用的公式。
磁流体发电及
磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，(当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。
)用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。
磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。
最简单的开式磁流体发电机由燃烧室、发电通道和磁体组成。
工作过程是在化石燃料燃烧后产生的高温气体中，加入易电离的钾盐或钠盐，使起部分电离后，经喷管加速产生高达摄氏3000度、速度达到1000米／秒的高温高速导电气体，最后产生电流。
原理磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。
在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体。
将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。
磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。
利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。
利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。
利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。
人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。
目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。
磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如上图。
磁流体发电机模型的制作与实验
ＣＳ ｒ ｄ ａ ｓ ２ ＋ Ｍａ ｈ． ／ ） 一 ０ ＊Ｍ ｔ Ｏ （ａ ｉ ｎ ／ ｔ ＰＩ ６ ｄ ａ ｈ． ｄ Ｍ ｔ ＰＩ ６ ； ｎ（ ｈ． ／ ） ａ
ｙ２ ＝ ｂ ｙ ． Ｏ
一
ｌ ｔ ＊１ ５ ４ ； ｅ ） ０ ＋ ５ ｆ
（）
一
６ Ｄ＊ Ｍ ｔ ａ ｈ．
＋
ｂ ｏ＊Ｍ ｔ ａ ｈ．
ｏ （ ｌａ ｅ ｛ ｎ Ｒｅｅ ｓ ）
ＣＳ ｒｄｉｎ ／ ＋ Ｍ ｔ ＰＪ ６ 一 ｏ ａ ｔ Ｏ （ａ ａ ｓ ｚ ａ ｈ． ／ ） ｅ＊Ｍ ｈ． ｓ — ａ ｉ ｎ —Ｍ ｔ Ｐ１ ６ ； ｉ —ｒ ｄ ａ ｓ— ａ ｈ． ／ ） ｎ（
ｙ３ 一 ｂ ｙＯ ．
摘 要 ： 绍 一 种磁 流体 发 电机 模 型 的制 作 流 程 及 实验 方 法 。 介
关 键 词 ： 流 体 发 电机 ； 型 ； 作 实验 磁 模 制
中图 分 类 号 ： ６ ３ ７ Ｇ ３ ．
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ３ ６ ４ 【０ ９ １ 【 ） ０ ５ — ３ １０ — １８ ２ ０ ）１Ｓ 一 ０ ６
／ ／获 取 并 执行 ｚ （） ４ ｔ ，５为 初 始值
｝
）
ｓ ｒｄｉｎ ／ ＋ Ｍ ｔ Ｐ１ ６ 一 ｉ ａ ａ ｓ２ ｎ（ ａ ｈ． ／ ） ＣＳ Ｍａ ｈ． ／ ） Ｏ （ ｔ ＰＪ ６ ；
＊Ｍ ｔ ａ ｈ．
／ ／获取 点 Ｄ 坐标
ｘ３ ： ｂ ｘ ． Ｏ
一
ＣＳ ｒ ｄ ａ ｓ ｚ＋ Ｍ ｔ ＰＩ ６ Ｏ （ａ ｉ ｎ ／ ａ ｈ． ／ ）；
ｙｌ —
ｂ ｙＯ ．
一
一
ｔｉ ． ｎ ｔｒ ａ ｈ ｓ ｏ Ｅｎ ｅ Ｆｒ ｍｅ— ｆ ｎ ｔ ｎ ）｛ ｕ ｃｉ （ ｏ
磁流体发电机
磁流体发电磁流体发电是20世纪50年代末开始进行实验研究的一项新技术。
磁流体发电机的电动势是等离子体通过磁场时，其中正、负带电粒子在磁场作用下相互分离而产生的。
在普通发电机中，电动势是由线圈在磁场中转动产生。
为此必须先把初级能源（化学燃料或核燃料）燃烧放出的热能经过锅炉、热机等变成机械能，然后再变成电能。
在磁流体发电机中，是利用热能加热等离子体，然后使等离子体通过磁场产生电动势而直接得到电能，不经过热能到机械能的转变，从而可以提高热能利用的效率。
这是磁流体发电的特点，也是人们对它感兴趣的主要原因。
磁流体发电机的主要结构如图1所示。
图1 磁流体发电机结构示意图在燃烧室中利用燃料燃烧的热能加热气体使之成为等离子体(为了加速等离子体的形成，往往在气体中加一定量的容易电离的碱金属，如钾元素作“种子”），温度约为3000K。
然后使等离子体进入发电通道，发电通道的两侧有磁极以产生磁场，其上、下两面安有电极。
等离子体通过通道时，两电极间就有电动势产生。
离开通道的气体成为废气，它的温度仍然很高，可达2300K。
这废气可以导入普通发电厂的锅炉，以便进一步加以利用。
废气不再回收的磁流体发电机称为开环系统。
在利用核能的磁流体发电机内，气体—等离子体是在闭合管道中循环流动反复使用的，这样的发电机称为闭环系统。
磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如下。
如图2所示，设磁场沿–y方向，而等离子体以速率v沿–x方向流动。
带电粒子在运动中要受到洛伦兹力而上、下分离，此力的大小为f =qvb这是一种非静电力，相当于一个非静电场强Ene 的作用，而图2 磁流体发电机原理示意图以l 表示两电极之间的距离，则可得此发电机的电动势为由于洛伦兹力的作用，正、负电荷将在上、下两电极积累，因而在等离子体内又形成一静电场Es 。
在两极间的总场强为以σ表示等离子体的电导率，则通过等离子体的电流密度（从负极向正极）为以S 表示电极的面积，则总电流为vB q f E ne ==vBl l E E ne ==s ne E E E -=)(s ne E E j -=σ)(s ne E E S I -=σ发电机输出的总功率为式中E s l 为发电机两极的端电压，V =Sl 为电极间总体积。
磁流体发电机工作原理高中物理
磁流体发电机工作原理高中物理磁流体发电机是一种利用磁流体的特性来产生电力的装置。
磁流体是一种具有磁性的特殊流体，在外加磁场的作用下会发生形状和性质的变化。
磁流体发电机利用磁流体的磁性和流体性质，通过特定的工作原理来产生电力。
磁流体的基本特性磁流体是一种悬浮的磁性颗粒的混合物，在外加磁场的作用下，这些颗粒会形成链状或聚集在一起，从而改变了整个流体的性质。
磁流体具有流动性和可变形性，这使得它在各种应用中都具有很大的潜力。
磁流体发电机结构磁流体发电机主要由外部磁场、磁流体槽、线圈和电路系统组成。
当外部磁场作用在磁流体上时，磁流体的颗粒会按照磁场方向排列，形成一个磁流体链。
线圈则通过感应作用，利用磁流体链的运动来产生感应电流。
磁流体发电机工作原理1.外部磁场作用：外部磁场作用在磁流体上，使其形成链状结构，这种链状结构可以在一定程度上保持稳定。
2.磁流体运动：通过外部力或其他手段对磁流体施加作用力，使得磁流体链开始运动。
当磁流体链运动时，会在线圈中产生感应电流。
3.感应电流产生：磁流体链的运动相当于磁场的变化，这种变化会在线圈中诱导出感应电流。
通过合适设计线圈和电路系统，可以有效地提取这部分感应电流，并输出为电能。
磁流体发电机应用磁流体发电机可以被广泛应用于一些需要低功率、紧凑、静音的场景，如微型发电装置、传感器等。
由于磁流体的流动性和可控性，磁流体发电机在一些特殊场景下具有独特的优势。
总结磁流体发电机利用磁流体的特性和外部磁场的作用，在恰当的工作原理下，可以产生电能。
通过对磁流体链的控制和利用，可以实现对电能的高效提取，从而实现磁流体发电机的基本功能。
在未来，随着对磁流体特性的深入研究和技术的不断进步，磁流体发电机有望得到更广泛的应用和发展。
高三物理复习物理模型组合讲解——电磁流量计模型
模型组合讲解——电磁流量计模型［模型概述］带电粒子在电磁场中运动时受到电场力、洛伦兹力有时还有考虑重力的作用，发生偏转或做直线运动，处理方法有很多共同的特点，同时在高考中也连年不断，实际应用有电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等，所以我们特设模型为“电磁流量计”模型。
［模型讲解］例1. 图1是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab 两点间的电动势ε，就可以知道管中液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（s m /3）。
已知管的直径为D ，磁感应强度为B ，试推出Q 与ε的关系表达式。
图1解析：a ，b 两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。
到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a ，b 两点的电势差达到稳定值ε，此时，洛伦兹力和电场力平衡：qE qvB =，D E ε=，DB v ε=，圆管的横截面积241D S π=故流量B DSv Q 4πε==。
评点：①该题是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。
②联系宏观量I 和微观量的电流表达式nevS I =是一个很有用的公式。
例2. 磁流体发电是一种新型发电方式，图2和图3是其工作原理示意图。
图2中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为b a l 、、，前后两个侧面是绝缘体，下下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻L R 相连。
整个发电导管处于图3中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B ，方向如图所示。
发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。
由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。
发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。
设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离气体流速为0v ，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差p ∆维持恒定，求：图2 图3（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F 多大；（2）磁流体发电机的电动势E 的大小；（3）磁流体发电机发电导管的输入功率P 。
磁流体发电机PPT课件
.
14
四、磁流体发电机的应用及前景
❖ 1、流体发电的现状
aB
A
b RH---霍耳系数
.
3
q<0
f洛 qvB
Z
y
B
A
b feqEH
I
f洛 fe E HvBF合 0 a
EH
UH a
UHavB
EHBI
+++++
A
总结
+
+++
+
f洛
+fe+
I
x
Invq ab
(1) q>0时，RH>0,
1 IB UH nq b
UH 0
(2) q<0时，RH<0,
❖
.
7
❖ 磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料 产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。 利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添 加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把 硫排放到空气中，对环境造成污染。
磁流体发电机
一、磁流体发电机的原理 二、磁流体发电机的结构 三、磁流体发电机的特点 四、磁流体发电机的应用及
前景
.
1
一、磁流体发电机的原理
❖ 1、什么是磁流体发电机 ❖ 磁流体发电机，又叫等离子发电机， ❖ 是根据霍尔效应，用导电流体，例如空
气或液体，与磁场相对运动而发电的一 ❖ 种设备。
❖ 如右图是一个磁流体发电机
而且人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40%就已经达到了 极限。而用磁流体发电，可以将磁流体发电管道里喷出来的废气，驱
电子仪器模型大盘点(解析版)
电子仪器模型大盘点目录一、电容器模型二．质谱仪模型三．回旋加速器模型四．速度选择器模型五．磁流体发电机模型六．电磁流量计模型七．霍尔元件模型八．电子感应加速器模型一、电容器模型1.电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)电容器的充、放电①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。
②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2.电容定义电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比定义式C=QU；单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。
1F=106μF=1012pF意义表示电容器容纳电荷本领的高低决定因素由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及两极板间是否存在电压无关3.平行板电容器的电容(1)决定因素：极板的正对面积，电介质的相对介电常数，两板间的距离。
(2)决定式：C=εr S4πkd。
4.动态分析的思路5.两类动态分析的比较二．质谱仪模型(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU =12mv 2。
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB =m v2r 。
由以上两式可得r =1B 2mU q ，m =qr 2B 22U ，q m =2U B 2r2。
三．回旋加速器模型(1)构造：如图所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形盒处于匀强磁场中。
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB =mv2R ，得E km =q 2B 2R 22m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和D 形盒半径R 决定，与加速电压无关。
四．速度选择器模型1.原理：平行板中匀强电场E 和匀强磁场B 互相垂直。
高考物理常用模型十八：磁流体发电机模型
模型十八：磁流体发电机模型
磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。
如图所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外，还会在与电流、外磁场垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。
从微观角度来说，当一束速度是v 的粒子进入磁场强度为B 的磁场一段时间后，粒子所受的电场力和洛伦兹力相等
Bv
E Bvq Eq == 这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势，这样就形成了磁流体发电机的原型。
Bvd Ed ==ε
我们可以将运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势，如右图所示。
为了方便求解，假设0v 在运动过程中不变，其中p F 是外界的推力，A F 是安培力。
()2220202
0200max 0r R R d v B r R R v F p r
R d v B F F I r
R d Bv r R I R dKq
Bv I p Kq
I d
Bv BId
F F L L L L p L A p L L L A p +=+=+==<+=+=
======饱和饱和饱和时，当外接电阻是εεε
所以利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。
实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数。
B E 霍尔效应示意v + d 电动势、电功率模型原理图。
《磁流体发电简述》课件
磁流体发电的技术瓶颈与挑战
• 系统集成与优化技术：如何将各个组件高效集成 并优化系统性能，降低制造成本是另一大挑战。
磁流体发电的技术瓶颈与挑战
03
技术更新换代
成本控制
环境保护
随着科技发展，磁流体发电技术需要不断 更新换代以满足更高的能源需求。
实验结果与分析
结果分析
实验结果表明，磁流体发电机的性能受到多种因素的影响，包括磁场强 度、流体温度和流速等。
通过调整实验参数，可以优化磁流体发电机的性能，提高其发电效率。
模拟研究与结果分析
01
模拟方法
02
使用数值模拟软件，如ANSYS Maxwell或COMSOL
Multiphysics等，建立磁流体发电机的数学模型。
《磁流体发电简述》ppt课件
目录
• 磁流体发电的基本原理 • 磁流体发电的应用 • 磁流体发电的发展现状与前景 • 磁流体发电的实验研究与模拟 • 结论与展望
01
磁流体发电的基本原理
磁流体发电的定义
• 磁流体发电：利用高温、高速的导电流体在磁场中受 到洛伦兹力作用而产生的电动势进行发电的技术。
磁流体发电能够为航天器提供高 效、可靠的能源，尤其在深空探 测任务中，能够确保能源的持续 供应。
推进系统优化
磁流体发电技术也可应用于航天 器的推进系统，提高推进效率， 减少推进剂的消耗。
磁流体发电在工业领域的应用
高效能源利用
磁流体发电技术能够提高工业生产过 程中的能源利用效率，降低能耗和生 产成本。
降低磁流体发电成本，使其在市场上更具 竞争力是当前的重要任务。
随着环保意识的提高，如何实现磁流体发 电的环保生产也是一大挑战。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（）
A. B板带正电
B. A板带正电
C. 其他条件不变，只增大射入速度，U AB增大
D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB增大
2. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。
相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。
一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。
若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B。
（1）求这个发电机的电动势E；
（2）发电机的输出端a、b间接有阻值为R的电阻，发电机的内电阻为r。
a. 在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向；
b. 计算通过电阻R的电流大小I。
3. 如图是磁流体发电工作原理示意图。
发电通道是个长方体，其中空部分的长、高、宽分别为1、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连。
发电通道处于匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图。
发电通道内有电阻率为 的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。
发电通道两端必须保持一定压强差，使得电离气体以不变的流速v 通过发电通道。
不计电离气体所受的摩擦阻力。
根据提供的信息完成下列问题：（1）判断发电机导体电极的正负极，求发电机的电动势E；
；（2）发电通道两端的压强差p
4. 如图所示是磁流体发电机的原理示意图。
已知平行金属板A 、B 间距d=0.15m ，其间有与极板平行的匀强磁场，磁感应强度的大小B=0.1T ，等离子体以速度v=2×103m/s 平行于极板从左侧垂直磁场射入。
负载电阻R=5Ω。
则
（1）哪个极板是正极板？
（2）该发电机产生的电动势为多少？
5. 磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用，其工作原理如下图所示，推进器矩形通道由四块板所围，通道长a=1.0m ，宽b=0.20m ，高c=0.08m ，其中两侧面是金属板，上下两板为绝缘板。
两金属板间所加电压为U=220V ，且位于x=0处的金属板电势较高，通道内部可视为匀强电场。
试求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）若在通道内灌满海水（导体），海水的电阻率ρ=0.22m ⋅Ω，两金属板间海水的电阻R 为多大？（已知导体电阻R=ρ
S
l ，式中ρ是导体的电阻率，l 是导体的长度，S 是导体的横截面积）
（3）若船静止时通道内灌满海水，并在通道内沿z 轴正方向加B=8.0T 的匀强磁场，求这时推进器对海水推力的大小和方向。
答案解析
1. B 解析：大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集到B 板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A 板上，故B 板相当于电源的正极，A 板相当于电源的负极，所以通过电阻R 的电流从下到上，故A 正确，B 错误。
当粒子受力平衡时，洛伦兹力与电场力相等，即：qvB=qE=
d qU ，增大射入速度或增大磁感应强度都可以使U AB 增大。
故CD 正确。
本题选择不正确的，故选B 。
2. 解：最终电荷受到洛伦兹力和电场力平衡，有：qvB=q D E ，解得v=BD
E 。
流速Q=vS=π⋅v （2D ）2=4
2D BD E π⋅=B DE 4π。
答：Q 与E 的关系表达式为Q=B
DE 4π。
3. 解：（1）最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：qvB=q d
U ，得发电机的电动势E=Bdv ；
（2）a. 根据左手定则，正电荷向上偏转，所以P 带正电，为直流电源的正极，通过电阻R 的电流方向：从a 到b ； b. 根据闭合电路欧姆定律有：I=
r
R E + 通过电阻R 的电流大小为：I=r R Bdv +。
答：（1）这个发电机的电动势E 为Bdv ；
（2）a. 在图示磁极配置的情况下，通过电阻R 的电流方向为从a 到b ； b. 通过电阻R 的电流大小I 为r
R Bav +。
4. 解：（1）正离子在洛伦兹力的作用下偏向A 板，A 板是正极板。
（2）设稳定时电动势为E ，洛伦兹力与电场力平衡，有： qvB=d
E q 代入数据解得：E=30V 。
答：（1）A 极板是正极板；
（2）该发电机产生的电动势为30V 。
5. 解：（1）沿x 方向，E=b U =m V m
V /100020.0200=； （2）视ac 面为导体的横截面积，b 为导体的长度，根据所给的规律得 ac b S l R ρρ===0.22×Ω⨯08
.00.120.0=0.55Ω；
（3）I=R U =A 55
.0200=363.64A 对海水推力F=BIb=8.0×363.64×0.20N ≈582.0N
位于0=x 处的金属板电势较高
根据左手定则，F 的方向沿-y 方向；
答：（1）匀强电场的场强大小为1000V/m ；
（2）两金属板间海水的电阻R 为0.55Ω；
（3）推进器对海水推力的大小为363.64N ，方向沿-y 方向。