Question

如圖所示是一種電磁泵的原理圖，截面為矩形的導管PQ是運送導電液體用的，它的截面長為A．寬為b．導管的上、下兩面有兩塊導體C．D，處于相對的位置，分別與電源的正、負極相連，通過的電流大小為I．導管的其他部分都是絕緣的．導管的通電部分位于勻強磁場中，磁場的方向與電流方向垂直，水平向右，大小為B，磁場區域的寬度為l．設液體在導管內流動時受到的阻力f的大小跟液體的流動速度v成正比，比例系數為k(即f=kv)．

 (1)導管內導電液體向哪個方向流動，穩定的流動速度v₀多大？

(2)已知導管內液體單位體積內的參與導電的自由電荷的數目為n、每個自由電荷的電荷量為q．求參與導電的自由電荷定向移動的平均速率．

 

Answer 1

（1）  P向Q ， BIb/k       （2）

  

解析:

(1)導電液體受到的安培力大小為F=BIb，方向根據左手定則可判定為從P向Q，導電液體的流動方向即為從P向Q．根據力的平衡，F=f, 即BIb=kv₀，

解出v₀=BIb/k．

(2)設自由電荷沿電流方向定向移動的平均速率為v₁，則電流I=nqalv₁，則v₁=I/nqal．

參與導電的自由電荷定向移動的平均速率為沿電流方向和沿液體運動方向兩個運動的合成，即