速度选择器模型制作「速度选择器的应用」

今天带来速度选择器模型制作「速度选择器的应用」，关于速度选择器模型制作「速度选择器的应用」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

速度选择器模型是电磁复合场中的一个典型应用，其核心规律是电磁叠加场中力的平衡，即qE＝qvB.很多电磁技术应用中都用到了此规律，如电磁流量计、霍尔效应，磁流体发电机等.

一、霍尔效应

当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差，霍尔效应使用左手定则判断。

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。

霍尔效应示意图

未通电导体中无规则运动的电子

来源：中国科普博览

外加电源形成回路后的导体

来源：中国科普博览

外加磁场后导电回路中的电子运动

来源：中国科普博览

建立平衡后的导体回路

来源：中国科普博览

建立霍尔平衡过程的示意图

来源：中国科普博览

例题：磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器，其原理如图所示，一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b间通以电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出c、d间的电势差U，就可以测得B。试证明之.

例题：如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两个串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为Ih，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压Uh满足Uh＝kIhB/d，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离.电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则（）

A.霍尔元件前表面的电势低于后表面

B.若电源的正负极对调，电压表将反偏

C.Ih与I成正比

D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比

在发现140余年的时间里，霍尔效应在电力电子，特别是传感器等领域获得了广泛的应用。现代汽车上应用霍尔效应原理制成的霍尔器件包括，汽车速度表及里程表，各种用电负载的电流检测及工作状态诊断，发动机转速及曲轴角度传感器，各种抗干扰开关等等。

例题：如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（）

二、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。

例题：磁流体发电是一种新型发电方式，如图甲、图乙所示是其工作原理示意图.图甲中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为l、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.整个发电导管处于图乙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v₀，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：

（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F；

（2）磁流体发电机的电动势E的大小.

例题：磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ。忽略边缘效应，下列判断正确的是（）

A.上板为正极，电流I=Bdvab/(Rab＋pd)

B.上板为负极，电流I=Bvad²/(Rab＋pb)

C.下板为正极，电流I=Bdvab/(Rab＋pd)

D.下板为负极，电流I=Bvad²/(Rab＋pb)

例题：海水中含有大量的正负离子，并在某些区域具有固定的流动方向，据此人们设计并研制“海流发电机”，可生产无污染的再生能源，对海洋航标灯持续供电，其工作原理如图所示，用绝缘防腐材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道上、下两个表面装有防腐导电板M、N，板长为a、宽为b（未标出），两板间距为d，将管道沿着海水流动方向固定于海水中，将航标灯L与两导电板M和N连接，加上垂直于管道前后面的匀强磁场（方向如图），磁感应强度大小为B，海水流动方向如图所示，海水流动速率为v，已知海水的电阻率为ρ，航标灯电阻为R，则下列说法正确的是(AC)

A.“海流发电机”对航标灯L供电的电流方向是M→L→N

B.“海流发电机”产生感应电动势的大小是U＝Bav

C.通过航标灯L电流的大小是Bvdab/(abR＋ρd)

D.“海流发电机”发电的总功率为B²d²v²/R

例题：磁流体发电机可简化为如图模型，两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直，如图所示，把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流.设该气流的导电率（电阻率的倒数）为σ，则（ACD）

A.该磁流体发电机模型的内阻为r＝L/σab

B.产生的感应电动势为E＝Bav

C.流过外电阻R的电流强度I=Bav/(R L/σab)

D.该磁流体发电机模型的路端电压为BLvR/(R L/σab)

三、电磁流量计

例题：如图所示为电磁流量计示意图.直径为d的非磁性材料制成的圆形导管内，有可以导电的液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直液体流动的方向而穿过一段圆形管道，若测得管壁内a、b两点间的电势差为U，则管中液体的流量Q＝_____m³/s.

例题：图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E，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（m³/s）］.已知管的直径为D，磁感应强度为B，试推出Q与E的关系表达式

例题：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为()

四、电磁泵

作用在导电液体上的安培力能起到推动液体流动的作用，这样的装置称为电磁泵，它在医学技术上有多种应用，血液含有离子，在人工心肺机里的电磁泵就可作为输送血液的动力。某电磁泵及尺寸如图所示，矩形截面的水平管道上下表面是导体，它与磁感强度为的匀强磁场垂直，并有长为L的部分在磁场中，当管内充满血液并通以横穿管子的电流时血液便能向前流动。为使血液在管内不流动时能产生向前压强P，电流强度应调节为___，由于血液的特殊性，在电流方向上单位截面承受的电流强度不能超过I′，若其他条件不变，匀强磁场的宽度L至少为___。