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