一电阻为R的金属圆环,放在匀强磁场中,磁场与圆环所在平面垂直,如图(a)所示,已知通过圆环的磁通量随时间t的变化关系如图(b)所示,图中的最大磁通量和变化周期T都是已知量,求:(1)在t=0到t= T/4的时间内,通过金属圆环横截面的电荷量q(2)在t=0到t=2T的时间内,金属环所产生的电热Q.
如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为A的小喷口,喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒 a、 b,其中棒 b的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.当棒 a中通有垂直纸面向里的恒定电流 I时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为 s.若液体的密度为 ,不计所有阻力,求:(1)活塞移动的速度(2)该装置的功率(3)磁感强度B的大小(4)若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.
目前,世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能,如图所示,表示出了它的发电原理:将一束等离子体(即高温下申离的气体,含有大量的带正电和带负电的微粒,而从整体上呈中性),喷射入磁场,在场中有两块金属极板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,如果射入磁场的离子体的速度为v,金属平板的面积为S,极间距离为d,匀强磁场磁感强度为B,方向与v垂直,可调节的电阻R接在两极之间,设电离气体充满两极间的空间,其电阻率为ρ.求(1)通过电阻R的电流的大小和方向. (2)两板间的电压.(3)两极间的电场强度为最大的条件,以及最大电场强度值.
在原子反应堆中抽动液态金属等导电液时,由于不允许传动机械部分与这些流体相接触,常使用一种电磁泵.图表示这种电磁泵的结构.将导管置于磁场中,当电流I穿过导电液体时,这种导电液体即被驱动.若导管的内截面积为a×h,磁场区域的宽度为L,磁感强度为B,液态金属穿过磁场区域的电流为I,请分析电磁泵工作的原理并求驱动所产生的压强差是多大?
如图所示,厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电热差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电热差U、电流I和磁感应强度B的关系 式中的比例系数K称为霍尔系数。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,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两面之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e。回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势_____下侧面A的电势(填高于、低于或等于) (2)电子所受的洛伦兹力的大小为______。(3)当导体板上下两面之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为_____。(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。
如图所示的装置是一个高真空玻璃管,管中封有若干个金属电池,电极C是阴极,电子由此射出,电极A是阳极,保持在一高的正电位上,大多数电子都打到电极A,但是电极A中有一小孔,可以使一部分电子通过,这些穿过小孔的电子又被另一电极Aˊ所限制,Aˊ上有另一小孔,所以只有一细束的电子可以通过P与Pˊ两极板间的区域,电子通过这两极板区域后打到管的末端,使末端S处的荧光物质发光。水平放置的偏转板相距为d,长度为L,它的右端与荧光右端的距离为D。(1)当偏转板上不加电场和磁场时,电子水平打到荧光屏的O点;(2)当两偏转极板只加一匀强电场(场强为E)时,在荧光屏上S点出现一亮点,测出OS=H;(3)当偏转板中又加一垂直纸面向里的匀强磁场(磁感应强度为B)时发现电子又打到荧光屏的O点。若不考虑电子的重力,且荧光屏球面的曲率半径很大,可以近似视为平面。试根据上述测量数据求出电子的荷质比e/m。