洛伦兹力的应用(发电机霍尔效应)
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Uq Bqv Eq _ 导电液体 d U E B + E U v B Bd + + + + + + + + b V vtd 2 Ud Q t t B
a _ _ _ _ _ _ _ _
a 液体
b
图9-31
练习题 磁流体发电机专题复习 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接 转化成电能。其原理是将等离子体（高温下产生的等量 的正、负离子的气体）以某一速度v0射入磁场中，正负 离子向不同的极板偏转，从而使两极板带上等量异号电 荷。当两板间电压达到某一值时，电荷不再偏转。此电 压值即等于此磁流体发电机的电动势。设喷射等离子体 的速度为v0，匀强磁场为B，两极板间距离为d，两极板 长为L，宽为a，等离子体的电阻率为 求： （1）该发电机的电动势。 （2）若在两极板间接入电阻R，求极板间的电压。
B
d
L
I
I R
(1)
d
q Bqv0
E, r Bdv 0
Байду номын сангаас
d (2)r aL R RaL U Bdv0 Rr RaL d
（09年宁夏卷）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来 监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及 磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、 b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向 两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在 磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时， 血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电 场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为 3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV， 磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、 b的正负为 （ ） A. 1.3m/s ，a正、b负 B. 2.7m/s ，a正、b负 C. 1.3m/s， a负、b正 D. 2.7m/s ，a负、b正
应用三：霍尔效应与霍尔元件 b
霍尔效应：磁场垂直导体中 电流时，导体在与B、I都垂直 的方向上出现电势差：
A
B
电荷是电子时，___电势高 电荷是正离子时，____电势高
a
A
I
A
f
f
f
f
f
I
f f f
f
f
f
f
v v v
f f
vv v v v v
f f
v v v v v v
f f
v v v
f f
v v v
应用：探测磁感应 A 强度的值。 工作面垂直磁场放 置，利用表的读数 a 读出磁感应强度。
A
应用四： 磁流体发电机
等离子体 ——即高温下电离的气体，含有大量的带
正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。
等离子体---高温下电离的气体，含有大量的、 等量的正负离子
+ + +
-
+
-
-
+ + +
-
+
-
等离子体喷入强磁场，离子在磁场中发生偏转， 在极板上积累，产生电压，可以作为电源供电。
A
1．三种粒子（均不计重力）：质子、氘核和粒子 由静止开始在同一匀强电场中加速后，从同一位置沿 水平方向射入图中虚线框内区域，虚线框内区域加有 匀强电场或匀强磁场，以下对带电粒子进入框内区域 后运动情况分析正确的是：( ) A．区域内加竖直向下方向的匀强电场时， 三种带电粒子均可分离 B．区域内加竖直向上方向的匀强电场时， 三种带电粒子不能分离 C．区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时， 三种带电粒子均可以分离 D．区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时， 三种带电粒子均不可以分离
P B
+
4、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里 的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑 兹力作用下，从静止开始自A沿曲线ACB运动，到达 B点时，速度为零，C点为最低点，不计重力，以下说 法正确的是（ ） A．离子必带正电荷 B．A点和B点位于同一高度 C．离子在C点时速度最大 D．离子到B点后，将沿曲线返回A点
3、如图所示，带电平行板间的匀强电场竖直向上， 匀强磁场方向垂直纸面向里。某带电小球从光 滑轨道上的a点自由滑下，经轨道端点P进入板 间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从 稍低些的b点开始自由滑下，在经过P点进入板 间后的运动过程中，则（ ） A、小球的速度将逐渐增大 B、小球的动能将逐渐增大 C、小球所受的洛仑兹力将逐渐增大 D、小球所受的电场力将逐渐增大 a b
2、如下图所示，在充电的平行金属板间有匀强电场 和方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子以速度 v从左侧射入，方向垂直于电场方向和磁场方向，当 它从右侧射出场区时，动能比射入时小，若要使带电 粒子从射入到射出动能是增加的，可采取的措施有 （不计重力）（ ） A．可使电场强度增强 B．可使磁感应强度增强 C．可使粒子带电性质改变（如正变负） D．可使粒子射入时的动能增大
洛伦兹力的应用（第三节）
重要应用一：
电视显像管的工作原理
通电线圈产生磁场
电子在磁场中偏转
重要应用二—速度选择器
速度选择器
××× × ××× ×
+
注意：微观粒子，不计重力
××× × ××× × ××× ×
BVq
××× × ××× × ××× ×
+q
Eq 速度较小时： 洛伦兹力小于电场力，向电场力方向偏转 速度较大时： 洛伦兹力大于电场力，向磁场力方向偏转 速度适合时：洛伦兹力等于电场力，沿直线运动 E U 此时，离子的速度为： V0 = = B dB
f f
v v v
vv vv vv
f f
v v v v v v
f f
v v v v v v
f f
v v v v
f f
A
U AA evB e a
单个电荷不偏转时： evB
b
A
B
v
eE
电流微观公式：I=nesv
a
A
I
U AA vBa I I Ba Ba neS neab I 1 IB B neb ne b IB U AA K b
d +
××× × ××× ×
××× × ××× × ××× ×
××× × ××× × ××× ×
U
- - - - B
- - - - - -
当电压稳定时: 电压相当于电源电动势：
U BVd E BVd
接通外电路时，板间处于动态平衡。
应用五： 磁流量计
例：如图9-31所示为一电磁流量计的示意图，截面为 正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流 动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场， 磁感强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为 U（ a、b为流量计上下表面的两点），求管内导电 液体的流量Q。
+ + ++ + + + + + +
-
+ + +
+
-
-
+
-
- - - - -
××× × ××× ×
××× × ××× × ××× ×
- - - - - -
××× × ××× × ××× ×
磁流体发电机
等离子体喷入强磁场，离子在磁场中发生偏转， 在极板上积累，产生电压，可以作为电源供电。
A + + ++ + + + + + +
a _ _ _ _ _ _ _ _
a 液体
b
图9-31
练习题 磁流体发电机专题复习 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接 转化成电能。其原理是将等离子体（高温下产生的等量 的正、负离子的气体）以某一速度v0射入磁场中，正负 离子向不同的极板偏转，从而使两极板带上等量异号电 荷。当两板间电压达到某一值时，电荷不再偏转。此电 压值即等于此磁流体发电机的电动势。设喷射等离子体 的速度为v0，匀强磁场为B，两极板间距离为d，两极板 长为L，宽为a，等离子体的电阻率为 求： （1）该发电机的电动势。 （2）若在两极板间接入电阻R，求极板间的电压。
B
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(1)
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（09年宁夏卷）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来 监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及 磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、 b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向 两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在 磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时， 血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电 场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为 3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV， 磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、 b的正负为 （ ） A. 1.3m/s ，a正、b负 B. 2.7m/s ，a正、b负 C. 1.3m/s， a负、b正 D. 2.7m/s ，a负、b正
应用三：霍尔效应与霍尔元件 b
霍尔效应：磁场垂直导体中 电流时，导体在与B、I都垂直 的方向上出现电势差：
A
B
电荷是电子时，___电势高 电荷是正离子时，____电势高
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应用：探测磁感应 A 强度的值。 工作面垂直磁场放 置，利用表的读数 a 读出磁感应强度。
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应用四： 磁流体发电机
等离子体 ——即高温下电离的气体，含有大量的带
正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。
等离子体---高温下电离的气体，含有大量的、 等量的正负离子
+ + +
-
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+ + +
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等离子体喷入强磁场，离子在磁场中发生偏转， 在极板上积累，产生电压，可以作为电源供电。
A
1．三种粒子（均不计重力）：质子、氘核和粒子 由静止开始在同一匀强电场中加速后，从同一位置沿 水平方向射入图中虚线框内区域，虚线框内区域加有 匀强电场或匀强磁场，以下对带电粒子进入框内区域 后运动情况分析正确的是：( ) A．区域内加竖直向下方向的匀强电场时， 三种带电粒子均可分离 B．区域内加竖直向上方向的匀强电场时， 三种带电粒子不能分离 C．区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时， 三种带电粒子均可以分离 D．区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时， 三种带电粒子均不可以分离
P B
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4、设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里 的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑 兹力作用下，从静止开始自A沿曲线ACB运动，到达 B点时，速度为零，C点为最低点，不计重力，以下说 法正确的是（ ） A．离子必带正电荷 B．A点和B点位于同一高度 C．离子在C点时速度最大 D．离子到B点后，将沿曲线返回A点
3、如图所示，带电平行板间的匀强电场竖直向上， 匀强磁场方向垂直纸面向里。某带电小球从光 滑轨道上的a点自由滑下，经轨道端点P进入板 间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从 稍低些的b点开始自由滑下，在经过P点进入板 间后的运动过程中，则（ ） A、小球的速度将逐渐增大 B、小球的动能将逐渐增大 C、小球所受的洛仑兹力将逐渐增大 D、小球所受的电场力将逐渐增大 a b
2、如下图所示，在充电的平行金属板间有匀强电场 和方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子以速度 v从左侧射入，方向垂直于电场方向和磁场方向，当 它从右侧射出场区时，动能比射入时小，若要使带电 粒子从射入到射出动能是增加的，可采取的措施有 （不计重力）（ ） A．可使电场强度增强 B．可使磁感应强度增强 C．可使粒子带电性质改变（如正变负） D．可使粒子射入时的动能增大
洛伦兹力的应用（第三节）
重要应用一：
电视显像管的工作原理
通电线圈产生磁场
电子在磁场中偏转
重要应用二—速度选择器
速度选择器
××× × ××× ×
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注意：微观粒子，不计重力
××× × ××× × ××× ×
BVq
××× × ××× × ××× ×
+q
Eq 速度较小时： 洛伦兹力小于电场力，向电场力方向偏转 速度较大时： 洛伦兹力大于电场力，向磁场力方向偏转 速度适合时：洛伦兹力等于电场力，沿直线运动 E U 此时，离子的速度为： V0 = = B dB
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单个电荷不偏转时： evB
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电流微观公式：I=nesv
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当电压稳定时: 电压相当于电源电动势：
U BVd E BVd
接通外电路时，板间处于动态平衡。
应用五： 磁流量计
例：如图9-31所示为一电磁流量计的示意图，截面为 正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流 动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场， 磁感强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为 U（ a、b为流量计上下表面的两点），求管内导电 液体的流量Q。
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磁流体发电机
等离子体喷入强磁场，离子在磁场中发生偏转， 在极板上积累，产生电压，可以作为电源供电。
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