Question

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流。海流中蘊藏著巨大的動力資源。據統計，世界大洋中所有海洋的發電能力達109 kW。早在19世紀法拉第就曾設想，利用磁場使海流發電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉，便有可能發出電來。目前，日本的一些科學家將計劃利用海流建造一座容量為1 500 kW的磁流體發電機。如圖所示為一磁流體發電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板MN水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=l×10²m²，板間相距d=100 m海水的電阻率ρ=0.25 Ω·m在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應強度B=0.1T，方向由南向北，海水從東向西以速度v=5 m/s流過兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢差。

（1）達到穩定狀態時，哪塊金屬板的電勢較高?

（2）由金屬板和海水流動所構成的電源的電動勢E及其內電阻r各為多少?

（3）若用此發電裝置給一電阻為20 Ω的航標燈供電，則在8 h內航標燈所消耗的電能為多少?

Answer 1

（1）由右手定則可知N板相當于電源的正極，故N板電勢高

（2）E=Bdv=0.1×100×5 V=50 V

r=ρΩ=0.25Ω

（3）I=A，8小時航標燈消耗的電能E′=I²Rt=3.6×10⁶ J。