Question

磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖1和圖2是其工作原理示意圖。圖1中的長方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長、高、寬分別為l、a、b，前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個電極與負載電阻R₁相連。整個發(fā)電導(dǎo)管處于圖2中磁場線圈產(chǎn)生的勻強磁場里，磁感應(yīng)強度為B，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為ρ的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運動的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動勢。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場有無而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場時電離氣體流速為v₀，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強差△p維持恒定，求：
（1）不存在磁場時電離氣體所受的摩擦阻力F多大；
（2）磁流體發(fā)電機的電動勢E的大小；
（3）磁流體發(fā)電機發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率P。

Answer 1

解：（1）不存在磁場時，由力的平衡得
（2）設(shè)磁場存在時的氣體流速為v，則磁流體發(fā)電機的電動勢
回路中的電流
電流I受到的安培力
設(shè)F'為存在磁場時的摩擦阻力，依題意
存在磁場時，由力的平衡得
根據(jù)上述各式解得
（3）磁流體發(fā)電機發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率
由能量守恒定律得
故