FR-00548Materiał Freedu

Napęd magnetohydrodynamiczny

LiceumMaturaRozszerzenieFizyka

Źródło: Matura fizyka rozszerzona 12.1 — Matura maj 2014, stara formuła, poziom rozszerzony, zad. 2

Dwie płytki miedziane podłączone do źródła prądu zanurzono w słonej wodzie; między nimi, prostopadle do pola elektrycznego, magnesy wytwarzają pole magnetyczne. Silnik MHD: płytki odległe o 𝑎 = 30 mm, wymiary obszaru płytek 𝑏 = 15 mm, 𝑐 = 10 mm (pole płytki 𝑏𝑐).

Podpunkt 2.1

W którą stronę poruszają się jony Na+ i Cl− pod wpływem pola elektrycznego? (0–1 pkt)

Podpunkt 2.2

Jon dodatni porusza się za płaszczyznę rysunku, ujemny – przed nią; linie pola magnetycznego magnesów biegną pionowo w górę. Wyznacz siły magnetyczne działające na oba jony. (0–2 pkt)

Podpunkt 2.3

Opisz kierunek siły napędowej względem kierunku prądu i linii pola magnetycznego. (0–1 pkt)

Podpunkt 2.4

Napięcie między płytkami 9 V, opór właściwy roztworu 0,04 Ω ⋅ m. Oblicz natężenie prądu (pomiń wpływ pola magnetycznego). (0–2 pkt)

Podpunkt 2.5

𝐵 = 0,4 T, 𝐼 = 1 A. Oblicz siłę działającą na wodę w silniku. (0–2 pkt)

Podpunkt 2.6

Dlaczego silnik działa skutecznie tylko w słonej wodzie i przy niezbyt małym stężeniu? (0–1 pkt)