题目

磁流体发电是一种新型发电方式，图甲和图乙是其工作原理示意图．图甲中的A、B是电阻可忽略的导体电极，两个电极间的间距为d，这两个电极与负载电阻相连．假设等离子体（高温下电离的气体，含有大量的正负带电粒子）垂直于磁场进入两极板间的速度均为v0．整个发电装置处于匀强磁场中，磁感应强度强度大小为B，方向如图乙所示． （1）开关断开时，请推导该磁流体发电机的电动势E的大小； （2）开关闭合后， a．如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，求磁流体发电机的等效内阻r； b．我们知道，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，请你分析磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的，其工作过程如何． 答案：（1）E=Bdv0；（2）a、；b、洛伦兹力，使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚。 【解析】（1）等离子体射入两板之间时，正离子受向上的洛伦兹力而偏向A极板，同时负离子偏向B极板，随着离子的不断积聚，在两板之间形成了从A到B向下的附加电场，当粒子受的电场力与洛伦兹力相等时，粒子不再偏转，此时两板的电势差即为发电机的电动势，满足 ，解得E=Bdv0 （2）开关闭合后， a．如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，求磁流体发电机的等效内阻:   b.由（1）的分析可知，洛伦兹力使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚。

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