МГД-генератор. Магнитные линзы

Допустим, что поперек магнитного поля движется плазма (рис. 60). Под действием силы Лоренца свободные заряды плазмы разделятся. Положительные заряды пойдут вверх, а отрицательные - вниз. На обкладках плоского конденсатора CD возникнет разность потенциалов, которая зависит от числа заряженных частиц в единице объема (проводимости плазмы) и от величины магнитной индукции. Здесь поток плазмы, двигаясь поперек магнитного поля В, совершает работу по преодолению действия силы Лоренца. В этих условиях теплота переходит непосредственно в электрическую энергию. Такие преобразователи тепловой энергии в электрическую получили название магнитогидродинамических генераторов. МГД-генераторы позволяют получать большие удельные мощности. Это значит, что их габариты могут быть малые. Повышается транспортабельность больших мощностей. Если МГД- генераторами снабдить существующие тепловые электростанции, то их КПД возрастет в 2 - 3 раза и будут получены большие до­полнительные мощности.

Способность движущихся зарядов отклоняться в магнитном поле под действием силы Лоренца используется для фокусировки пучков заряженных частиц. Этот пример показан на рис. 61. Явление фокусирования электронных пучков находит применение в электронно-лучевых трубках и в (телевизорах) и во многих других электронных приборах.

Простейшей магнитной линзой является круговой виток с током, по оси которого движется пучок электронов (рис. 61). Рассмотрим силы, действующие на электрон в точке А. Разложим вектор индукции магнитного поля В на две составляющие: Вτ, совпадающую с направлением вектора скорости электрона, и В_п, перпендикулярную к нему. Сила Лоренца f_i направлена к наблюдателю, и электрон приобретает под действием этой силы дополнительную скорость v того же направления, что и f₁. Но с появлением скорости v и при наличии составляющей В _т возникает сила Лоренца F₂, направленная к оси линзы. Траектория электрона изменяется, и он приближается к оси.

По правую сторону от плоскости витка составляющая поля меняет направление. Сила Лоренца направлена за плоскость чертежа (рис. 61). Дополнительная скорость v также направлена за плоскость чертежа. Сила Лоренца по-прежнему будет направлена к оси витка. Следовательно, электрон пересечет ось в некоторой точке D, являющейся главным фокусом магнитной линзы.

Вопросы для повторения

I. Чему равна результирующая сила действия магнитного поля на проводник с током?

2. В каких единицах измеряется магнитная индукция в системе СИ?

3. Как взаимодействуют между собой два параллельных тока?

4. Дайте определение эталона силы тока в 1 А.

5. Определите вращающий момент силы действия магнитного поля на рамку с током.

6. Каким образом связаны вращающий момент силы действия магнитного поля на рамку, по которой течет ток, с потоком магнитной индукции?

7. Как определяется поток магнитной индукции и какими единицам он измеряется в системе СИ?

8. Чему равна работа по перемещению проводника с током и вращению рамки с током в магнитном поле?

9. Выведите формулу для силы Лоренца.

10. Каков характер движения заряженных частиц в магнитном поле?

11. Почему возникает циклотронное излучение в плазме, помещенной в магнитное поле?

12. Опишите метод Дж. Томсона, позволяющий определить удельный заряд электрона.

13. На каком физическом принципе основана работа МГД-генератора?

14. Как работают магнитные линзы?

Поиск по сайту: