速度选择器的应用
丁红明陈苡
浙江省平湖中学浙江平湖 314200
在电磁感应里面，经常要碰到速度选择器这一类型的题目，很多同学上课听的时候都会的，但应用到实践的时候，稍微变形就有困难了,下面对高中涉及到的速度选择器进行归纳整理.
一、原型
利用垂直的电场、磁场选出一定速度的带电粒子的装置.基本构造如图(1)所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E，匀强磁场B与E垂直.
当带电为q的粒子以速度v垂直进入匀强电场和磁场的
区域时，粒子受电场力qE和洛伦兹力qvB作用，无论粒
子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的合力为零，
匀速通过这个区域.当初速度v0>v的时候，粒子往上偏；
当初速度v0<v的时候,粒子往下偏.速度选择器的特点
是:(1)只选速度,不选电性.即不管是带正电还是带负电,
只要初速度满足一定的关系,粒子均能直线飞出.
(2)单向性:粒子只能从一个方向打入,另外一个方向飞
出.
二、实例应用
1.磁流体发电机
磁流体发电机的实物原理图如图2所示，等离子气体
喷入磁场，正负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚
集到A、B板上，产生电势差，从而对外供电.
应用例析
目前我国正在研制一种新型发电机，叫做磁流体发电机.
如图所示是它的原理图.将一束等离子体（即高温下电离的
气体，含有大量带正电和负电的微粒，但从总体来说呈中性）
以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间，空间存
在磁感强度为B的匀强磁场，这时金属板就会聚集电荷，形
成电压.设金属板长为 a，宽度为b，两板间距为d,并且有
电阻R接在两板间，该等离子体充满板间空间，其电阻率为
ρ，求S闭合后通过R的电流.
分析：由于等离子体含有大量的正负离子，故可认为它是导
体，所以长为d的导体在磁场中切割磁感线，产生感应电
动势ε=Bdv
等离子体产生的电阻可认为是内阻r =ρd / ab
所以产生的电流 I = ε/ ( R+r) = Bdvab /(Rab+ρd)
2.电磁流量计（如图4所示）
在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当
管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下两点间
的电视差U，就可以知道管中的液体的流量Q——单位时
间内流过液体的体积（m³/ѕ）.已知管的直径为D和磁感应
强度为B.
应用例析
（2004全国高考）电磁流量计广泛应用于测量可导
电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管
内横截面的流体的体积）.为了简化，假设流量计是如
图5所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的
长、宽、高分别为图中的a 、b 、c ，流量计的两端与输
送液体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下
两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量.
分析 电流表稳定读数的时候，说明上下两表面的电势差恒定，根据定义可以知道 Q=Svt/t=Sv=bcv (1)
又由v=E/B 得到v=I(R+r)/B=I(R+ρc/ab)B (2)
将（2）代入（1）整理即可得到 Q=)(a
c bR B I ρ+ 3.霍尔效应
如图6所示，厚度为h 、宽度为d 的导体板放在
垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中，当电流
通过导体板时，在导体的上侧面A 和下侧面A ′之间
会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明：
当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和B 的关系为：
d
IB K U =式中的比例系数K 称为霍尔系数. 应用例析
磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器.其原
理可解为：如图-7所示，一块导体接上a 、b 、c 、d 四个电极，
将导体放在匀强磁场之中，a 、b 间通以电流I ，c 、d 间就会
出现电势差，只要测出c 、d 间的电势差U ，就可测得B .
分析 设c 、d 间电势差达到稳定，则U=EL ，此时导电的
自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，即Eq=qvB ，式中
v 为自由电荷的定向移动速度.由此可知 Lv
U v E B ==
.设导体中单位体积内的自由电荷数为n ,则电流I=nqsv 式中S 为导
体横截面积，S=Ld .因此I nqdU B nqLd I v ==, 由此可知B ∝U.这样只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可通过测定U 来确定B 的大小了.
随着科学技术的发展突飞猛进，其应用领域越来越广泛，越来越贴近我们的生活，应该说科技就在我们的身边.这些是信息迁移类题目，有些材料内容是普通物理的内容，对中学生来讲可能是比较陌生的，要通过仔细阅读和分析，并结合脑海中已有知识才能解决的，也就是说“材料是新的，但内容还是旧的”，所以很有必要对一些专题类知识进行总结，要举一反三，以帮助学生更好的解决问题.
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