浅谈磁流体发电机的电磁感应本质.docx

1、浅谈磁流体发电机的电磁感应本质浅谈磁流体发电机的电磁感应本质南京市第一中学 王越 “既然洛伦兹力是安培力的微观本质，那么为什么洛伦兹力不做功而安培力却可以做功？”“磁流体发电机两极板间的电压Bdv为什么是电动势而不是路端电压？”这些都是学生在学习磁场和电磁感应时经常提出的问题，不少老师对此也模棱两可，本文将通过一个例题从电动势的感念、电磁感应动生电动势机制和能量守恒的角度谈一谈对这些问题的一些认识【例题】磁流体发电中所采用的导电流体一般是导电的气体，也可以是液态金属气体在很高的温度下，例如6000K以上，将电离成离子状态当这种气体以很高的速度通过磁场时，就可以实现具有工业应用价值的磁流体发电设

2、平行金属板距离为d，金属板长度为a，宽度为b，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示等离子气体的流速为v，电阻率为，负载电阻为R，导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行的方向射入极板间（1）求该发电机产生的电动势?（2）求负载R上的电流I?（3）求磁流体发电机的总功率P？（4）为了使导电流体以恒定的速度v通过磁场，发电通道两端需保持一定的压强差p，试计算p？ 一、非静电力 为维持电流持续运转，电源内部必须有在正负极板间搬运载流子的非静电力在磁流体发电机中，以正离子为例，粒子受洛伦兹力而向上偏转如图所示，其速度可分解为水平分速度v（等离子体冲进场的速度，在后方粒子的撞击下，这个分速度大小不变

3、）和竖直分速度v2粒子所受洛伦兹力也可分解为竖直向上的分力f1=qvB（由水平分速度v决定）和水平向左的分力f2=qv2B（由竖直分速度v2决定），f2的宏观表现就是安培力，而f1就是电源中的非静电力 f2的宏观表现安培力起到了阻力的作用，为了维持等离子气体的匀速运动，必须有外力与之对抗，这就是通道两端的气体压力差（因为磁场的偏转，使得出口处的粒子数远小于进口处，因此出现压强差），S为通道的横截面积 二、电动势 由电动势的定义可知，电动势在数值上等于在电源的正负极间每搬运1C的电量非静电力做的功，磁流体发电机中，非静电力f1=qvB，发电机上下两极板的间距为d，则而我们求电动势时常用动力学的方

4、法：在偏转到两极板间的电荷建立起足够强的电场以确保后面的电荷能匀速通过时，有qE=qvB，所以E=Bv，又U=Ed，所以U=Bdv相比之下，第一种方法更容易解释为什么是电动势而不是路端电压，并且为后面从能量守恒角度理解磁流体发电机的电磁感应本质做了铺垫 三、动生电动势的产生 学生都熟悉动生电动势公式E=BLv，这与磁流体发电机的电动势形式一致形式的一致可能隐含着本质的联系动生电动势是如何产生的呢？如图所示，当我们在磁场中向右拉动金属棒时，棒中的电子受洛伦兹力作用向上偏转（外力作用在金属棒上确保水平速度v大小不变），其速度矢量图及洛伦兹力的分解图与磁流体发电机中的情况完全一致所以，从电动势的产生

5、机制上看，磁流体发电机的发电原理本质上就是电磁感应 四、能量转化 现在回答“为什么洛伦兹力不做功而安培力可以做功”就水到渠成了如前图所示，安培力是水平向左的分力f2=qv2B的宏观表现，f2对粒子做的是负功，所以，发电时，安培力自然就做负功了而洛伦兹力另一个充当非静电力的分力f1=qvB则对粒子做正功，所以发电时洛伦兹力不对粒子做功，而安培力做了负功 洛伦兹力的两个分力分别做正功与负功不仅是为了保证洛伦兹力不做功，更是能量守恒定律的要求和表现磁流体发电机中，等离子体进出口的压力差对通道内的气体做正功，但通道内气体的动能并不增加，因为每个偏转粒子的洛伦兹力的水平分力f2=qv2B对粒子做了负功，

6、它的作用是把能量收集到磁场中，而f1=qvB对粒子做正功，则是把Wf2收集的能量释放给载流子，补充其电势能以维持电路持续运转通道进出口压强差出现的本质原因是通道内粒子偏转后数量减少导致的等离子气体整体动能的减少，所以，磁流体发电机的能量转化过程和机制为：所以，洛伦兹力并不生产能量，它只是一个全心全意的的搬运工 动生电磁感应的能量转化过程于此相似，只是能量来源不同而已，运转机制完全一样这也是在学习电磁感应时，我们对学生总结，电磁感应现象中产生的电能数值上等于克服安培力做的功的理论依据。因此，例题中的压强差也可以通过能量守恒的方法解出企业安全生产费用提取和使用管理办法（全文）关于印发企业安全生产费

7、用提取和使用管理办法的通知财企201216号各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅（局）、安全生产监督管理局，新疆生产建设兵团财务局、安全生产监督管理局，有关中央管理企业：为了建立企业安全生产投入长效机制，加强安全生产费用管理，保障企业安全生产资金投入，维护企业、职工以及社会公共利益，根据中华人民共和国安全生产法等有关法律法规和国务院有关决定，财政部、国家安全生产监督管理总局联合制定了企业安全生产费用提取和使用管理办法。现印发给你们，请遵照执行。附件：企业安全生产费用提取和使用管理办法财政部 安全监管总局二一二年二月十四日附件：企业安全生产费用提取和使用管理办法第一章总则第一条为了建立企业安全

8、生产投入长效机制，加强安全生产费用管理，保障企业安全生产资金投入，维护企业、职工以及社会公共利益，依据中华人民共和国安全生产法等有关法律法规和国务院关于加强安全生产工作的决定（国发20042号）和国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号），制定本办法。第二条在中华人民共和国境内直接从事煤炭生产、非煤矿山开采、建设工程施工、危险品生产与储存、交通运输、烟花爆竹生产、冶金、机械制造、武器装备研制生产与试验（含民用航空及核燃料）的企业以及其他经济组织（以下简称企业）适用本办法。第三条本办法所称安全生产费用（以下简称安全费用）是指企业按照规定标准提取在成本中列支，专门用于完善和改

9、进企业或者项目安全生产条件的资金。安全费用按照“企业提取、政府监管、确保需要、规范使用”的原则进行管理。第四条本办法下列用语的含义是：煤炭生产是指煤炭资源开采作业有关活动。非煤矿山开采是指石油和天然气、煤层气（地面开采）、金属矿、非金属矿及其他矿产资源的勘探作业和生产、选矿、闭坑及尾矿库运行、闭库等有关活动。建设工程是指土木工程、建筑工程、井巷工程、线路管道和设备安装及装修工程的新建、扩建、改建以及矿山建设。危险品是指列入国家标准危险货物品名表（GB12268）和危险化学品目录的物品。烟花爆竹是指烟花爆竹制品和用于生产烟花爆竹的民用黑火药、烟火药、引火线等物品。交通运输包括道路运输、水路运输、

10、铁路运输、管道运输。道路运输是指以机动车为交通工具的旅客和货物运输；水路运输是指以运输船舶为工具的旅客和货物运输及港口装卸、堆存；铁路运输是指以火车为工具的旅客和货物运输（包括高铁和城际铁路）；管道运输是指以管道为工具的液体和气体物资运输。冶金是指金属矿物的冶炼以及压延加工有关活动，包括：黑色金属、有色金属、黄金等的冶炼生产和加工处理活动，以及炭素、耐火材料等与主工艺流程配套的辅助工艺环节的生产。机械制造是指各种动力机械、冶金矿山机械、运输机械、农业机械、工具、仪器、仪表、特种设备、大中型船舶、石油炼化装备及其他机械设备的制造活动。武器装备研制生产与试验，包括武器装备和弹药的科研、生产、试验、

11、储运、销毁、维修保障等。第二章安全费用的提取标准第五条煤炭生产企业依据开采的原煤产量按月提取。各类煤矿原煤单位产量安全费用提取标准如下：（一）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、高瓦斯矿井吨煤30元；（二）其他井工矿吨煤15元；（三）露天矿吨煤5元。矿井瓦斯等级划分按现行煤矿安全规程和矿井瓦斯等级鉴定规范的规定执行。第六条非煤矿山开采企业依据开采的原矿产量按月提取。各类矿山原矿单位产量安全费用提取标准如下：（一）石油，每吨原油17元；（二）天然气、煤层气（地面开采），每千立方米原气5元；（三）金属矿山，其中露天矿山每吨5元，地下矿山每吨10元；（四）核工业矿山，每吨25元；（五）非金属矿山，其

12、中露天矿山每吨2元，地下矿山每吨4元；（六）小型露天采石场，即年采剥总量50万吨以下，且最大开采高度不超过50米，产品用于建筑、铺路的山坡型露天采石场，每吨1元；（七）尾矿库按入库尾矿量计算，三等及三等以上尾矿库每吨1元，四等及五等尾矿库每吨1.5元。本办法下发之日以前已经实施闭库的尾矿库，按照已堆存尾砂的有效库容大小提取，库容100万立方米以下的，每年提取5万元；超过100万立方米的，每增加100万立方米增加3万元，但每年提取额最高不超过30万元。原矿产量不含金属、非金属矿山尾矿库和废石场中用于综合利用的尾砂和低品位矿石。地质勘探单位安全费用按地质勘查项目或者工程总费用的2%提取。第七条建设

13、工程施工企业以建筑安装工程造价为计提依据。各建设工程类别安全费用提取标准如下：（一）矿山工程为2.5%；（二）房屋建筑工程、水利水电工程、电力工程、铁路工程、城市轨道交通工程为2.0%；（三）市政公用工程、冶炼工程、机电安装工程、化工石油工程、港口与航道工程、公路工程、通信工程为1.5%。建设工程施工企业提取的安全费用列入工程造价，在竞标时，不得删减，列入标外管理。国家对基本建设投资概算另有规定的，从其规定。总包单位应当将安全费用按比例直接支付分包单位并监督使用，分包单位不再重复提取。第八条危险品生产与储存企业以上年度实际营业收入为计提依据，采取超额累退方式按照以下标准平均逐月提取：（一）营业

14、收入不超过1000万元的，按照4%提取；（二）营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照2%提取；（三）营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.5%提取；（四）营业收入超过10亿元的部分，按照0.2%提取。第九条交通运输企业以上年度实际营业收入为计提依据，按照以下标准平均逐月提取：（一）普通货运业务按照1%提取；（二）客运业务、管道运输、危险品等特殊货运业务按照1.5%提取。第十条冶金企业以上年度实际营业收入为计提依据，采取超额累退方式按照以下标准平均逐月提取：（一）营业收入不超过1000万元的，按照3%提取；（二）营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照1.5%提取；（三）营业收入

15、超过1亿元至10亿元的部分，按照0.5%提取；（四）营业收入超过10亿元至50亿元的部分，按照0.2%提取；（五）营业收入超过50亿元至100亿元的部分，按照0.1%提取；（六）营业收入超过100亿元的部分，按照0.05%提取。第十一条机械制造企业以上年度实际营业收入为计提依据，采取超额累退方式按照以下标准平均逐月提取：（一）营业收入不超过1000万元的，按照2%提取；（二）营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照1%提取；（三）营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.2%提取；（四）营业收入超过10亿元至50亿元的部分，按照0.1%提取；（五）营业收入超过50亿元的部分，按照0.05

16、%提取。第十二条烟花爆竹生产企业以上年度实际营业收入为计提依据，采取超额累退方式按照以下标准平均逐月提取：（一）营业收入不超过200万元的，按照3.5%提取；（二）营业收入超过200万元至500万元的部分，按照3%提取；（三）营业收入超过500万元至1000万元的部分，按照2.5%提取；（四）营业收入超过1000万元的部分，按照2%提取。第十三条武器装备研制生产与试验企业以上年度军品实际营业收入为计提依据，采取超额累退方式按照以下标准平均逐月提取：（一）火炸药及其制品研制、生产与试验企业（包括：含能材料，炸药、火药、推进剂，发动机，弹箭，引信、火工品等）：1营业收入不超过1000万元的，按照5

17、%提取；2营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照3%提取；3营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照1%提取；4营业收入超过10亿元的部分，按照0.5%提取。（二）核装备及核燃料研制、生产与试验企业：1营业收入不超过1000万元的，按照3%提取；2营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照2%提取；3营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.5%提取；4营业收入超过10亿元的部分，按照0.2%提取。5核工程按照3%提取（以工程造价为计提依据，在竞标时，列为标外管理）。（三）军用舰船（含修理）研制、生产与试验企业：1营业收入不超过1000万元的，按照2.5%提取；2营业收入超过1000

18、万元至1亿元的部分，按照1.75%提取；3营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.8%提取；4营业收入超过10亿元的部分，按照0.4%提取。（四）飞船、卫星、军用飞机、坦克车辆、火炮、轻武器、大型天线等产品的总体、部分和元器件研制、生产与试验企业：1营业收入不超过1000万元的，按照2%提取；2营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照1.5%提取；3营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.5%提取；4营业收入超过10亿元至100亿元的部分，按照0.2%提取；5营业收入超过100亿元的部分，按照0.1%提取。（五）其他军用危险品研制、生产与试验企业：1营业收入不超过1000万元的，按

19、照4%提取；2营业收入超过1000万元至1亿元的部分，按照2%提取；3营业收入超过1亿元至10亿元的部分，按照0.5%提取；4营业收入超过10亿元的部分，按照0.2%提取。第十四条中小微型企业和大型企业上年末安全费用结余分别达到本企业上年度营业收入的5%和1.5%时，经当地县级以上安全生产监督管理部门、煤矿安全监察机构商财政部门同意，企业本年度可以缓提或者少提安全费用。企业规模划分标准按照工业和信息化部、国家统计局、国家发展和改革委员会、财政部关于印发中小企业划型标准规定的通知（工信部联企业2011300号）规定执行。第十五条企业在上述标准的基础上，根据安全生产实际需要，可适当提高安全费用提取

20、标准。本办法公布前，各省级政府已制定下发企业安全费用提取使用办法的，其提取标准如果低于本办法规定的标准，应当按照本办法进行调整；如果高于本办法规定的标准，按照原标准执行。第十六条新建企业和投产不足一年的企业以当年实际营业收入为提取依据，按月计提安全费用。混业经营企业，如能按业务类别分别核算的，则以各业务营业收入为计提依据，按上述标准分别提取安全费用；如不能分别核算的，则以全部业务收入为计提依据，按主营业务计提标准提取安全费用。第三章安全费用的使用第十七条煤炭生产企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）煤与瓦斯突出及高瓦斯矿井落实“两个四位一体”综合防突措施支出，包括瓦斯区域预抽、保护层开采区域

21、防突措施、开展突出区域和局部预测、实施局部补充防突措施、更新改造防突设备和设施、建立突出防治实验室等支出；（二）煤矿安全生产改造和重大隐患治理支出，包括“一通三防”（通风，防瓦斯、防煤尘、防灭火）、防治水、供电、运输等系统设备改造和灾害治理工程，实施煤矿机械化改造，实施矿压（冲击地压）、热害、露天矿边坡治理、采空区治理等支出；（三）完善煤矿井下监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络安全避险“六大系统”支出，应急救援技术装备、设施配置和维护保养支出，事故逃生和紧急避难设施设备的配置和应急演练支出；（四）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（五）安全生产检查、评价（不

22、包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询、标准化建设支出；（六）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（七）安全生产宣传、教育、培训支出；（八）安全生产适用新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（九）安全设施及特种设备检测检验支出；（十）其他与安全生产直接相关的支出。第十八条非煤矿山开采企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备（不含“三同时”要求初期投入的安全设施）和重大安全隐患治理支出，包括矿山综合防尘、防灭火、防治水、危险气体监测、通风系统、支护及防治边帮滑坡设备、机电设备、供配电系统、运输（提升）系统和尾矿库等完善、改造和维护支出以及实施地压监测

23、监控、露天矿边坡治理、采空区治理等支出；（二）完善非煤矿山监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等安全避险“六大系统”支出，完善尾矿库全过程在线监控系统和海上石油开采出海人员动态跟踪系统支出，应急救援技术装备、设施配置及维护保养支出，事故逃生和紧急避难设施设备的配置和应急演练支出；（三）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（四）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询、标准化建设支出；（五）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（六）安全生产宣传、教育、培训支出；（七）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（八）安全设

24、施及特种设备检测检验支出；（九）尾矿库闭库及闭库后维护费用支出；（十）地质勘探单位野外应急食品、应急器械、应急药品支出；（十一）其他与安全生产直接相关的支出。第十九条建设工程施工企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施），包括施工现场临时用电系统、洞口、临边、机械设备、高处作业防护、交叉作业防护、防火、防爆、防尘、防毒、防雷、防台风、防地质灾害、地下工程有害气体监测、通风、临时安全防护等设施设备支出；（二）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（三）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（四）安全

25、生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询和标准化建设支出；（五）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（六）安全生产宣传、教育、培训支出；（七）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（八）安全设施及特种设备检测检验支出；（九）其他与安全生产直接相关的支出。第二十条危险品生产与储存企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施），包括车间、库房、罐区等作业场所的监控、监测、通风、防晒、调温、防火、灭火、防爆、泄压、防毒、消毒、中和、防潮、防雷、防静电、防腐、防渗漏、防护围堤或者隔离操作等

26、设施设备支出；（二）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（三）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（四）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询和标准化建设支出；（五）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（六）安全生产宣传、教育、培训支出；（七）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（八）安全设施及特种设备检测检验支出；（九）其他与安全生产直接相关的支出。第二十一条交通运输企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施），包括道路、水路、铁路、管道运输

27、设施设备和装卸工具安全状况检测及维护系统、运输设施设备和装卸工具附属安全设备等支出；（二）购置、安装和使用具有行驶记录功能的车辆卫星定位装置、船舶通信导航定位和自动识别系统、电子海图等支出；（三）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（四）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（五）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询和标准化建设支出；（六）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（七）安全生产宣传、教育、培训支出；（八）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（九）安全设施及特种设备检测检验支出；（十）其他与安全生产直接相

28、关的支出。第二十二条冶金企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施），包括车间、站、库房等作业场所的监控、监测、防火、防爆、防坠落、防尘、防毒、防噪声与振动、防辐射和隔离操作等设施设备支出；（二）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（三）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（四）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）和咨询及标准化建设支出；（五）安全生产宣传、教育、培训支出；（六）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（七）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应

29、用支出；（八）安全设施及特种设备检测检验支出；（九）其他与安全生产直接相关的支出。第二十三条机械制造企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全防护设施设备支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施），包括生产作业场所的防火、防爆、防坠落、防毒、防静电、防腐、防尘、防噪声与振动、防辐射或者隔离操作等设施设备支出，大型起重机械安装安全监控管理系统支出；（二）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（三）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（四）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询和标准化建设支出；（五）安全生产宣传、教育、培训支出

30、；（六）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（七）安全生产适用的新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用；（八）安全设施及特种设备检测检验支出；（九）其他与安全生产直接相关的支出。第二十四条烟花爆竹生产企业安全费用应当按照以下范围使用：（一）完善、改造和维护安全设备设施支出（不含“三同时”要求初期投入的安全设施）；（二）配备、维护、保养防爆机械电器设备支出；（三）配备、维护、保养应急救援器材、设备支出和应急演练支出；（四）开展重大危险源和事故隐患评估、监控和整改支出；（五）安全生产检查、评价（不包括新建、改建、扩建项目安全评价）、咨询和标准化建设支出；（六）安全生产宣传、教育、培训支出；（七）配备和更新现场作业人员安全防护用品支出；（八）安全生产适用新技术、新标准、新工艺、新装备的推广应用支出；（九）安全设施及特种设备