Question

由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流。海流中蕴藏着巨大的动力资源。据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109 kW。早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来。目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1 500 kW的磁流体发电机。如图所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板MN水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S=l×10²m²，板间相距d=100 m海水的电阻率ρ=0.25 Ω·m在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v=5 m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差。

（1）达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高?

（2）由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少?

（3）若用此发电装置给一电阻为20 Ω的航标灯供电，则在8 h内航标灯所消耗的电能为多少?

Answer 1

（1）由右手定则可知N板相当于电源的正极，故N板电势高

（2）E=Bdv=0.1×100×5 V=50 V

r=ρΩ=0.25Ω

（3）I=A，8小时航标灯消耗的电能E′=I²Rt=3.6×10⁶ J。