这道题我有几处不解——
(1)那个导体两端的电力气体压强差△p,到底是上下表面的压强差,还是左右侧面的压强差。不过根据下面的思路分析,好像是上下表面的压强差,可是这是为什么?等离子体应该带有等量的正、负电荷,上下表面的气体粒子应该是等量的,为什么还有压强差呢?
(2)还有就是那个电离气体所受的摩擦阻力,根据答案所写的,这个摩擦阻力是竖直方向的,这是为什么,题目中并没有说明啊!
(3)根据答案,摩擦阻力既然是竖直方向的,那怎么会对气体的流速v0(水平方向)产生影响呢?当达到平衡后,这个v0应该没有受到水平方向力的作用,可答案为什么写的是速度为v呢?
(2)摩擦阻力是水平方向的,与速度方向相反。摩擦力总是与相对运动的速度方向相反。这题整个的物理过程是这样的。
(a)一开始,没有外界磁场,气体在压强差的作用下从左至右流动,摩擦力和压力作用下,气体受力平衡,匀速运动。
(b)某一瞬间加上外磁场,在库伦力作用下,正电荷朝下表面的导体板运动,负电荷朝上表面的导体板运动,两块导体板产生从上至上的电场。随着时间的进行,上下表面的正负电荷累计的越来越多,电场强度越来越大。直到电场力和磁场力相等。
(c)达到稳态时,在垂直方向:电场力=磁场力,水平方向:压力=安培力+摩擦力。
(3)为什么水平速度会发生变化?因为一添加外磁场后,在外磁场作用下形成电流,电流会产生水平方向的安培力,在这一瞬间安培力+摩擦力>压力,所以气体会减速。直到达到新的平衡态。追问
安培力不是竖直方向的吗?
追答不是,电流方向是竖直方向的(准确的说是电流密度方向,电流是个标量,电流密度是矢量)。稳态情况下,电荷流动呈现一个动态平衡,即等离子正电荷从下表面流出,从上表面进入到等离子体中。
追问是我把这句话理解错了?
但是答案中有:ab△p=F安+F'。安培力不是竖直方向上的吗?
喷进来的时候,因为电有正负,所以安培力有上有下。但是离子往极板上跑的时候会形成向下的电流,这个电流受力向左。
你理解到了上下没有压强差,但是这句话你理解成两极板之间存在压强差了。所以我感觉你的直觉是不错的,就是容易被不清晰地描述绕进去。
追问是不是——
当在非闭合电路的时候,磁流体发电机的“电源”部分达到稳定,等离子体的速度方向是水平的,但在接通电路后,由于是一个动态平衡,所以等离子体就不再是水平运动了,就拿本题来说,正电荷是向着下极板运动的,所以就形成了从负极指向正极的电流。
再看第三问,问的是电源的输入功率,算入了克服摩擦力做的功,但未算入克服安培力所做的功,因为这并不是到现在运动,而是电荷,对于电荷来讲,所受的磁场力是洛伦兹力,
是不做功的,所以未算入,对吧
应该是“因为这不是导线在运动”
追答接通磁场之后是既有横向速度,也有纵向速度,而并不是只有纵向速度。安培力是洛伦兹力的宏观表现,离子状态本质上讲还是洛伦兹力,确实是不做功的。若离子有整体左右位移的话还是要当成安培力去算做功的。
追问本回答被提问者采纳