漫谈磁流体发电
湖北襄樊樊城区第四十四中学(441133)黄利华
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起电，或者发电，实质就是设法使物质中原有混在一起的正负电荷分离的过程。干电池、蓄电池中，是利用“化学力”来使电解质中的正负电荷分离。在水力发电厂里，是利用水流的力量推动发电机涡轮进行发电;在火力发电厂里，通过燃料燃烧，将锅炉里的水变成水蒸气，再利用水蒸气的力量带动发电机发电。传统的发电机都是利用线圈相对磁场转动来发电，因为线圈相对磁场运动时，它两侧不断地切割磁感线，使金属导线中的正、负电荷分离。当前，世界各国的电力主要来源仍旧是火力发电，但是，这种发电方式的热效率很低，最高只有30,，浪费了大量的燃料，而且产生的废气、废渣污染环境。下面，我们来分析火力发电的基本过程:
火力发电是通过燃料燃烧，将锅炉里的水变成水蒸气，再利用水蒸气的力量带动发电机发电。这种发电过程是:化学能或原子能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能。
由于热能转化为机械能的装置——热机(汽轮机)的效率通常很低，所以使整个发电的效率大大降低，一般只有20%,30%。这种发电过程用能流图表示如下:
能否可以不经过机械能这一环节，而直接将热能转化为电能,磁流体发电就是按照这一设想而进行的尝试。
所谓磁流体发电，就是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。(如图1所示)
磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。在约3000K的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，即等离子体。将等离子体约1000m/s的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子。由于磁场对运动电荷的作用，使运动电荷分别向两极偏移，(用左手定则判定～电离气体中带正电荷的原子核～将会在B电极积聚～带负电荷的电子将会在A极聚集～从而A～
B两极将产生电压。如图2所示。,于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。
图2
由于磁流体发电省去了机械能转换这一环节，从而大大提高了发电效率。普通的火力发电，燃烧燃料释放的能量中，只有20%,30%变成了电能。而且，人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40%就已达到了极限。而用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。另外，还可以将从磁流体发电管道里喷出来的废气，驱动另一台汽轮发电机，形成组合发电装置，这种组合发电的效率可以达到50%。如果解决好一些技术上的问题，发电效率还有望进一步提高到60%以上。如果人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。目前～中国～美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等～都积极致力于这方面的研究。
磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。
磁流体发电是一门综合性很强的技术，与磁流体力学，等离子体物理，高温技术及材料，低温超导技术和热物理等科技领域的发展密切相关。从世界范围
来看，现已结束了实验室规模的研究阶段，逐步进入了工业性领域试验电站的研究，可望在不远的将来，磁流体发电将造福于人类。
阅读后请回答:
1.所谓"磁流体发电技术"，
2.为什么叫"磁流体"呢,
3.高温、高速流动的气体通过磁场时，为什么会产生电流呢,
4(在认识物理现象和学习物理知识时，我们会面对很多信息。怎样才能更清楚
制作“流程图”是一种很好的处理信地了解其中包含的物理概念和物理原理呢?
息的办法。流程图能 够帮助我们理解某组物理事件是按照怎样的顺序发生的，还能将某磐阶段或步骤中所涉及到的物理概念或物理原理同步呈现出来。
(1)下面流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况，请将其补充完整。
排气 _______冲程 吸气 压缩冲程
冲程 (内能?冲程 (机械能?内
________) 能)
(2)请仿照上题制作一个流程图，说明利用干冰进行人工降雨时涉及到的主要物态变化 以及伴随的吸放热情况。
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