Question

如圖所示是一種電磁泵的原理圖，截面為矩形的導(dǎo)管PQ是運(yùn)送導(dǎo)電液體用的，它的截面長為A．寬為b．導(dǎo)管的上、下兩面有兩塊導(dǎo)體C．D，處于相對的位置，分別與電源的正、負(fù)極相連，通過的電流大小為I．導(dǎo)管的其他部分都是絕緣的．導(dǎo)管的通電部分位于勻強(qiáng)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(qū)域的寬度為l．設(shè)液體在導(dǎo)管內(nèi)流動時(shí)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(shù)為k(即f=kv)．

(1)導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)電液體向哪個(gè)方向流動，穩(wěn)定的流動速度v₀多大？
(2)已知導(dǎo)管內(nèi)液體單位體積內(nèi)的參與導(dǎo)電的自由電荷的數(shù)目為n、每個(gè)自由電荷的電荷量為q．求參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率．
 

Answer 1

（1） P向Q ， BIb/k      （2）

(1)導(dǎo)電液體受到的安培力大小為F=BIb，方向根據(jù)左手定則可判定為從P向Q，導(dǎo)電液體的流動方向即為從P向Q．根據(jù)力的平衡，F(xiàn)="f," 即BIb=kv₀，
解出v₀=BIb/k．
(2)設(shè)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(dǎo)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(yùn)動方向兩個(gè)運(yùn)動的合成，即