¿En cuanto a por qué hay una diferencia de presión o por qué es necesaria esta diferencia de presión? Antes de que se cierre el interruptor, hay un proceso para establecer el voltaje Hall. Debido a que la fuerza de Lorentz es mayor que la fuerza del campo eléctrico, las partículas se desviarán y se acumularán en la placa MN. Tenga en cuenta que en este momento, la fuerza del campo eléctrico y la fuerza de fricción realizan trabajo negativo y la fuerza de Lorentz no realiza trabajo, lo que resulta en una disminución de la energía cinética y una disminución de la velocidad de las partículas. Pero la pregunta dice que el líquido conductor se mueve a una velocidad constante v0, lo que significa que debe haber una fuerza externa realizando un trabajo positivo sobre el líquido para reponer la energía cinética perdida. Este es un trabajo activo.
Cuando el voltaje Hall es estable, es decir, después de qU/d=qvB, las partículas no se desviarán y se moverán en línea recta. En este momento, la presión solo necesita superar la fuerza de fricción para realizar trabajo y garantizar que el líquido se mueva en línea recta a una velocidad uniforme.
Pero cuando el interruptor está cerrado, se forma un circuito cerrado y la carga positiva acumulada en la placa M se moverá hacia la placa N a lo largo del cable, reduciendo el voltaje entre las dos placas. QU/d, por lo que la partícula comienza a desviarse nuevamente. Según el análisis anterior, el trabajo de presión en este momento no solo debe superar la fuerza de fricción, sino también la fuerza del campo eléctrico para garantizar que el líquido pase a través del campo magnético a una velocidad uniforme. Se puede ver que debido a que la fuerza de fricción permanece sin cambios, la parte del trabajo realizado por la presión para superar la fuerza de fricción permanece sin cambios. El trabajo incremental realizado por la presión es en realidad solo la parte del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico. . Por lo tanto, el cambio requerido en la diferencia de presión es el cambio de presión requerido, es decir, la presión necesita realizar más trabajo.
Desde la perspectiva de la conservación de energía, el trabajo realizado por la presión antes de cerrar el interruptor es W 1 = Q, y Q es el consumo interno de energía. Después del cierre, el trabajo realizado por la presión es W2=Q+W electricidad, y W electricidad es la energía eléctrica consumida por el circuito. Sin embargo, sólo la resistencia constante R en el circuito consume energía, que puede calcularse mediante uit. Hace un momento dije que si encuentras UIt, puedes encontrar el cambio en la diferencia de presión.
Tenga en cuenta que el líquido pasa a través del campo magnético a una velocidad constante, entonces debe haber una ecuación qU/d=qvB, y se puede obtener el voltaje u entre las dos placas. Y como se trata de un circuito puramente resistivo, la potencia eléctrica se puede calcular no sólo con uit, sino también con u? El cálculo de /R*t, t=L/v0, es el tiempo que tarda la partícula en pasar completamente a través del elemento Hall. Haga el cálculo usted mismo.