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第一章 单向电磁感应(3)  

2010-10-14 16:04:26|  分类: 博客书《牛爱力学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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第一章  单向电磁感应(3

 

1.17 位份实验和积分实验

现在我们发现,不存在宏观的电磁单向力,因此,不能够再按照3版博客书《静力学和永动机》的方式叙述位积分实验了,现在要从一个比较合理的逻辑角度来分析。

法拉第转盘实验和转筒实验总是保持一致的,正如我们所指出的,转盘实验代表了转动,而转筒实验代表了平动。平动和转动是一致的,并没有实质上的区别,区别在于,电磁感应和电磁驱动。电磁感应时,无论平动还是转动,即对于转盘和转筒实验来说,运动是绝对的;电磁驱动时,无论平动还是转动,即对于转盘转筒来说,运动是相对的。

对于闭合回路来说,不管是一匝还是多匝,闭合回路和磁铁之间的关系总是体现完全相对性,不管是电磁驱动还是电磁感应——适用于楞次定律。对于闭合回路的一部分来说,即只能够谈论一匝线圈的一部分(或者多匝线圈的同一部分),这一部分和磁铁之间的关系来说,在电磁感应时是绝对的,在电磁驱动时是完全相对性的——在电磁感应时突破楞次定律,在电磁驱动时适用楞次定律。

 

1.17.1 位份实验

电磁感应

首先以圆盘状磁铁来分析位份实验,参考图1.16

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.15的颠倒右手定则实验,令我们想到对于两点的守恒量,图1.13的甲图指明了积分时cd段和abc段的大小有区别。我们可以想到,对于图1.16中,对于ab来说,沿半径方向的ab线段,和aghb曲线的磁场积分是不一样的。事实上图1.15ae两点就是电磁感应的位份实验。

因此,对于图1.16来说,对于确定的ab两点来说,不管是半径方向的ab线段,还是aghb曲线,还是ab之间的任意弧线或其他胡乱的连线,只要ab两点确定,那么ab之间任意形状的导线和磁铁同步运动时,只要转动方向不变,转速不变,那么动生电动势的大小方向均不变。这就是位份实验,即一旦ab两点的位置确定,ab两点之间产生的动生电动势和连接ab两点的导线走过的任意路径无关。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 如果使用的磁铁不是图

1.16所示的圆盘状磁铁,而是扇面磁铁或者长条磁铁,那么ab两点仍然是守恒量,即位份实验的结果,但是注意要求ab和磁铁必须同步转动。

当然,由于圆盘磁铁的对于圆心转轴的轴对称分布,如果只有导线的转动而磁铁静止,也是位份的结果。

圆盘磁铁采用高强磁铁,直径74mm,厚度9mm,中心开孔直径10mm。长条磁铁一般效果不好,采用近似方块磁铁,规格79×59×17mm,固定在手摇绕线机的转轴上,一般可以观察到较明显的结果。

电磁感应位份实验,请访问myore的优酷空间,观看视频016,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p15.html

 

 

电磁驱动

由于电磁驱动时,驱动磁铁的是和磁铁相对运动的那一段导线,在本章1.14.2节讨论电磁驱动扇面弧度关联实验时,就是讨论磁铁静止,而仅仅分析一段导线固定在转轴上的转动。

可以参考图1.16,注意,仍然要使用环形容器盛上食盐溶液,磁铁静止,那么,不管导线走动的是ab的半径方向,还是aghb曲线路径,还是弧线路径,还是任意路径,导线转动的情况都一样。这就是位份实验

如果改为扇面磁铁或者长条磁铁,那么,对于转动在圆周的某一个具体位置,由于电磁驱动时,符合楞次定律,能量守恒,因此是积分的,即导线在ab之间的路径影响ab的受力大小,这是积分实验。但是对于完整的一周积累的受力作用效果,则与ab之间导线的路径无关,这还是位份实验。

当然,这样的讨论未免和教科书的知识保持一致缺乏新意了,现在我们讨论一种另外的情况,来对电磁驱动实验来认识一下,参考图1.17

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 图

1.17中,磁铁是高强磁铁,因此是导体,给磁铁加上转轴,注意保证磁铁和转轴的导电性。图中的ab两点就是两个确定的点。首先假定磁铁是圆盘状磁铁,假设adcb是尽可能远离磁铁的曲线路径,如果磁铁和导线之间的安培力是按照积分实验的,那么,我们可以选择afebadcb对抗,因为导线是固定静止不动的,所以,如果是按照积分的,那么磁铁对导线的安培力,因为导线固定在静止状态而保持导线位置不变,即导线静止;而按照牛顿运动第三定律,导线给予磁铁的反作用力,将会令磁铁转动,如果是按照积分的,那么导线adcb对磁铁的作用力必然要小,而导线afeb对磁铁的作用力要大一些,那么,磁铁就会转动。但是,反复改进转轴的加工,令摩擦力尽可能的减小,并尽可能的增加电流,却观察不到圆盘磁铁的转动。显然,导线adcbafeb对磁铁的作用力是大小相等的,那么可以确定ab两点是位份的。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 参考视频

014,长条磁铁可以令导线转动,连续转动。也就是说,图1.17中,如果磁铁不是圆盘磁铁而是长条磁铁(或者两个对称的扇面磁铁分居转轴的两侧),导线adcb或者afeb,或者ahgb都可以令长条磁铁转动,那么,如果ab两点不是位份的,磁铁就会连续转动,但是,使用长条磁铁时,磁铁只能够偏转一下角度,却不会形成连续的转动。由此可知,对于长条磁铁来说,对于圆周的某一个具体的位置,ab两点之间和磁铁是积分的关系,但是对于整个圆周来说,无论是磁铁偏转还是导线偏转(这时考虑afeb可以转动),ab就是位份的。

长条磁铁一般使用102×20×13mm102×15×13mm,其他规格的长条磁铁,采用其他的实验方式。

另一个方法就是图1.17中,磁铁和导线adcb固定不动,观察导线afebahgb等路径的转动情况,可以发现,对于圆周的某一个具体位置来说,ab两点是积分的,即和路径有关;而积累整个一个圆周的转动,即连续转动一圈儿,两圈儿,ab两点是位份的,即和路径无关。

观察导线运动情况时,采用长条磁铁一般使用102×20×13mm 60×18×15mm,并可以两块分居转轴的两侧使用。

已经说过,转筒和转盘一致,不必重复解说。

电磁驱动位份实验,参考myore的优酷空间视频017,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p16.html

 

1.17.2 积分实验

对于位份实验来说,确定点ab两点,参考图1.16和图1.17ab两点之间的直线连接的磁感应强度的积分应该就是ab的位份,其他的ab之间的连接路径,都是以ab两点之间的磁感应强度的积分为基准的。但是这是参考的因素,注意位份实验和积分实验不是孤立的,要和扇面弧度关联实验一起来看,参考图1.12和视频013。下面要谈论的圆盘位份实验,就是对位份实验的一个很有启发意义的思路。

 

1.18 圆盘位份实验

电磁感应是绝对的,取决于导线的运动,产生动生电动势的是绝对运动的导线;而电磁驱动是相对的,推动磁铁运动的是和磁铁相对运动的那段导线。因此,位份积分实验对于电磁感应和电磁驱动来说有很大的差异。

电磁感应圆盘位份实验

圆盘状磁铁的磁场是轴对称的,因此无论导线位于圆盘的哪一个半径的位置,都是完全等同的。而对于扇面磁铁来说,磁铁只占据了整个圆盘的一部分,可以参考图1.18

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.18中,磁铁是扇面的(实际实验时,可以用长条磁铁来代替;如果是转筒实验,磁铁是柱面的,即有弧度,仍然可以用平直的长方体磁铁代替),显然,对于ab两点来说,ab之间任意连线的路径,磁场都是ab直线连接的积分;对于ac两点来说,ac两点之间任意连线的路径,磁场都是ac直线连接的积分。由于扇面磁铁对于圆周的一个圆面的磁场在各个具体的半径上都是不同的,当导线和磁铁同步转动时,磁场是同步地和导线转动的,即这等价于导线“当地”的磁场不变。因此,导线分别位于abacadae各个位置而磁铁捆绑在一起同步转动时,图中的abacadae的直线连接的当地磁场都不一样,所以,当转速相同时,abacadae的动生电动势都是大小不一的,这也是积分的意义。但是注意,由于颠倒右手定则的特点(参阅图1.15的讲解),当转动方向保持不变时,ab位于磁铁的当地正上方,故ab的动生电动势为基准,右手定则,这是电动势的产生的标准方向,而acadae都相当于磁铁的侧面,因此电动势的方向以ab当地的磁场方向为准;如果以acadae当地的磁场方向为准,就只好以左手定则判定动生电动势的方向了。

但是这个思路是不对的,因为实验中观察到,导线和磁铁同步转动时,无论导线位于abacadae等任何位置,观察到的动生电动势都是一样大的,动生电动势的方向当然是一样的。为什么abacadae当地的导线和磁铁捆绑在一起时,动生电动势的大小在转速相同时会一致呢?

因为这是整体信息性的体现,我们已经发现,对于电磁感应来说,颠倒右手定则、突破力的平行四边形法则(力的叠加原理),已经不再是以当地磁场的积分来分析了,因此有了位份实验。现在,这个位份,不仅仅位于ab两点之间,而是位于整个圆盘的圆周上,我们看到,a为圆心,b为某一半径上的一个确定的点,如果半径ab绕圆心a旋转一周,那么以ab为半径的圆周上的任意一点,和圆心a连线组成的半径,和磁铁捆绑同步转动时,如果转动相同,方向相同,那么动生电动势的方向和大小都相同!这就是圆盘位份实验的事实,因为bcde的半径大小都相同,即离开a点的距离都相等,因此导线位于abacadae的位置和磁铁同步同速同向转动时,获得大小相等方向相同的动生电动势(那么,abacadae的位份,和各自路径的当地积分,又有何联系呢?)。

对于电磁驱动来说就更容易理解了,因为驱动磁铁和导线同步转动的,不是和磁铁同步转动的导线,而是和磁铁有相对运动的另外一段导线,因此,图1.18abadacae,和磁铁同步时,如果通电,对于转动情况是完全一样的。

注意:圆盘位份实验所指的这个圆盘,不是圆盘状磁铁,也不是金属圆盘,而是一个空间抽象的几何圆面,一个部分磁铁(即扇面磁铁或长条磁铁)的信息力决定的圆盘面。

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 转盘和转筒总是一样的,因此,图

1.18的实验事实,在做法拉第转筒实验时也同样的得到印证!采用转盘方式时,长条磁铁一般效果不好,采用近似方块磁铁,规格79×59×17mm,固定在手摇绕线机的转轴上,一般可以观察到较明显的结果。使用49×37×6mm的近似小方块磁铁,采用多块并用,但是效果不好。采用转筒方式时,使用49×37×6mm的近似小方块磁铁多块,比如用4块,固定在木块支架上模仿圆筒,效果比较好。

圆盘位份实验视频,请访问myore的优酷空间,观看视频018,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p17.html

由于位份积分实验的现象,我们可以认识到,当初我们在3版博客书《静力学和永动机》中,把磁铁对电流的作用力称为安培力,而电流对磁铁的作用力称为奥斯特力的必要性并不大,因为二者虽然也是信息力,作用遍布于全空间,但是却依然符合牛顿运动第三定律。因此,电流和磁铁之间的相互作用力是大小相等方向相反的,这样,由于位份积分实验的整体相互影响,我们做的拔河比赛是没有任何意义的,而木块有信息实验也是没有价值的,因为对磁铁的作用力是和磁铁有相对运动的那一段导线。

安培力本质就是洛伦兹力的宏观体现,对于电磁驱动实验来说,没有颠倒左手定则(因为电磁驱动时,驱动磁铁和导线同步运动的是那一段和磁铁有相对运动的导线),对于安培力来说,虽然位份实验突破了力的叠加原理(实质上还是微观的洛伦兹力的叠加原理的突破,因此宏观上看安培力没有突破力的叠加原理),但是却在整体性上没有突破牛顿运动三定律,自然不会突破动量角动量守恒定律。在微观上,导体内部的自由电子,定向移动时,在电磁驱动时以微观的洛伦兹力突破力的叠加原理,以便于维护宏观的安培力符合力的叠加原理,维护牛顿运动三定律——表现为完全的运动相对性;在电磁感应时,以微观的洛伦兹力突破力的叠加原理,在微观上应该是体现了突破牛顿运动三定律(由于表现为动生电动势,因此我们说是仅仅在于电荷电力方面,对于质量的驱动,我们还是认为维护牛顿运动三定律),自然应该是突破了动量角动量守恒定律,从宏观上看,发现能量可以生灭。这就是说,宏观的能量生灭,实质上是微观的力的叠加原理的突破,牛顿运动三定律的突破,动量角动量守恒定律的突破,能量守恒定律的突破,紧密的联系在一起的。

 

1.19 和谐实验-单右定则

转盘式和谐实验

两块大小形状完全一样的磁铁分居转轴的两侧对称使用,但是极性相反,磁铁导线同步时虽然有电磁感应现象,却没有电磁驱动事实,这就是说,极性相反使用的两块磁铁,有电磁感应绝对性的右手定则,却没有电磁驱动相对性的左手定则,因此可以称为单右定则现象,一般地称为和谐实验,这本身就是能量创造的实验方式。

和谐实验时,由于磁铁在转轴两侧对称使用,因此每一块磁铁的扇面弧度最大是180度。当然可以使用长条磁铁,如果使用长条磁铁,那么导线位于磁铁的侧面时,还可以有颠倒右手定则!

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 图

1.19中,如果观察电磁感应现象,那么因为电磁感应时产生动生电动势的是abe段,因此连续转动时,有确定的动生电动势。

1.19中,如果观察电磁驱动现象,磁铁和ab导线捆绑在一起,驱动磁铁转动的是导线fcd段,而磁铁两块大小型号等完全一样,即磁性一致,二者方向相反的吸合在一起,导线fcd段对这两块磁铁的作用力大小完全相等,但是转动方向相反,因此通电时不可能有连续的转动,仅仅是偏转到平衡位置而已。

和谐实验是非常奇怪的,因为圆盘位份实验与和谐实验是“自相矛盾”的!图1.19中,我们把分居于转轴两侧的两块磁铁分别命名为法拉第磁铁和奥斯特磁铁,根据圆盘位份实验的结果,我们只看法拉第磁铁,和导线abe捆绑在一起同步转动时产生一个动生电动势;再看奥斯特磁铁,和导线abe捆绑在一起同步转动时也产生一个动生电动势。由于两块磁铁大小形状规格等完全一致,而且磁场极性相反,因此,二者捆绑在一起时同步转动就是同向转动,那么,二者和导线产生的动生电动势就应该是大小相等,方向相反的,因此二者应该相互抵消!可是我们居然能够观察到!

实验时采用79×59×17mm的高强磁铁两块分居转轴的两侧,极性相反,一般可以观察到比较明显的实验结果。或者我们把直径74mm,厚度9mm,中心孔直径10mm的圆盘磁铁用工具切割开,极性相反拼成圆盘,实验时观察到的效果还要好!

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 我们应意识到,不是和谐实验奇怪,因为如果我们先介绍和谐实验,后介绍圆盘位份实验,我们一定有先入为主的境界,那么,我们就认为和谐实验自然,而圆盘位份实验怪怪的。实质上就是如此,一开始我们以为对于图

1.18abacadae等各自路径和磁铁捆绑在一起时,应该是独自的半径积分,因此动生电动势的大小都应该不一样,事实上,由于我们的实验粗糙和实验的艰难,只能够进行简单的拼凑和简易加工,各种干扰因素,我们对于图1.18一度以为应该是积分实验而不是圆盘位份实验。而和谐实验则是一开始就肯定的,所以,当我们计划拍摄视频的时候,还是按照“电磁感应积分实验”准备的,为了尽可能的少出差错,拍摄视频前再次重复实验,观察到的结果尽管受到各种干扰因素的影响,但是还是有利于圆盘位份实验的判定。所以我们感觉圆盘位份实验是怪怪的,但是还是以为最大的可能性就是圆盘位份实验,而不是电磁感应积分实验。

现在有两个突破数学的地方:颠倒右手定则,是颠倒数学的正负数,可以看做代数学的突破。而突破力的平行四边形,是颠倒数学的几何学。现在,圆盘位份实验带来的数学代数运算的突破,你看,动生电动势1-1相加的结果,1+(-1)0。现在明白了在物理事实中,代数几何都是失效的,那么,面对相对论量子论,还能够以数学推导的公式来应对变化的物理事实吗?其实,能量的生灭,就不是现有的数学能够解决的,因为能量的生灭,意味着0=1,而1等于任何数!

后面介绍法拉第转筒时,也是和谐实验和圆盘位份实验并存。我们可以感受到,扇面弧度关联实验、颠倒右手定则实验、突破力的平行四边形法则、圆盘位份实验、和谐实验等等,都是让我们现有的逻辑和数学无法处理的,但是相信物理学家能够明白,因为他们已经熟悉了相对论和量子论,解释不通,就说什么内禀性质。其实,这是一个统一的信息性,超距作用而已。

和谐实验时,转动时有电磁感应,但是有电流时却没有驱动转动的抵抗,必然存在能量的生灭。事实上只有能量的创造而没有生灭,因为,如果外力驱动,则有能量的创造;但是,如果通电,由于只能够偏转到平衡位置,没有连续的转动,因此电源不能够输出转动的动力功率,而没有连续的转动,也就没有电磁感应,自然也谈不上能量的生灭。

但是,实际实验时却偏偏地出现了巧合,即图1.19的实验中我们观察到了连续的转动!随动电流控制在3mm之内,其他规格的磁铁不会连续转动,但是当我们把60×18×5mm高强磁铁用工具切割成为29×18×5mm的两部分后,反向吸合在一起,实验时发现,即使随动电流的距离小于2mm,但是通以较大的电流比如12A以上时,仍然观察到了连续的转动,有时巧合时还可以用再小一些的电流。但是使用其他多种规格的磁铁时,只能够偏转到平衡位置而不能够连续转动,即使使用14A以上的电流。因此我们认为这是随动电流的干扰,正好这种磁铁的本身重量轻,而我们又把摩擦力尽可能的减少到最低的程度。因此我们说随动电流有时可以起到决定性的因素,当然是干扰因素,这是必须要反复鉴别,实验理论互动。当我们确定电磁单向力不存在后,我们又发现图1.19的和谐实验使用自己切割的两个29×18×5mm磁铁可以实现连续的转动,我们又疑惑了,是否肯纳德缪勒实验表达出的转动的绝对性可能存在电磁单向力的因素,仅仅是对于空间的某种特殊结构,在磁铁形状、大小等等巧合的情况下有电磁单向力呢?但是进一步观察了其他规格的磁铁都无法在和谐实验中实现连续转动,我们最后确定,这是随动电流的干扰,而不是什么电磁单向力。

和谐实验时电磁无法驱动,但是电磁感应依旧存在,因此我们说,当考虑到能量是否守恒时,就要考虑电磁感应实验的绝对性和电磁驱动实验的相对性的混杂情况!

转筒式和谐实验

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 法拉第转筒总是和转盘一致的,图

1.20是法拉第转筒式和谐实验,显然,如果采用电磁驱动的实验方式,只能够偏转到平衡位置,不可能形成连续的转动,注意该实验会受到地磁场的干扰。如果图1.20中删去电源,食盐溶液的环形容器改为金属环或金属盘,那么转动观察电磁感应,必然观察到动生电动势。注意:图1.20实验时容易受到随动电流的干扰,注意排除。

转筒式和谐实验,一开始采用649×37×6mm的近似小方块磁铁分成两组,即3N极向外,3S极向外,进行电磁感应实验,效果较好;后来采用8块这种规格的磁铁,分成两组,观察到的电磁感应实验的效果还要略好一些。

对应于我们的实验加工能力和条件,一般是这样的,如果是观察电磁感应,那么采取转筒时效果明显一些;如果是试图观察电磁驱动,那么采用转盘时比较容易实现。

转筒式和谐实验,同样会实现能量创造!

居中式和谐实验

在实验的过程中,反复地颠倒磁铁的运用,我们还采取了倾斜某一角度的方法,同样能够实现实验的效果。后来观察到居中式和谐实验,见图1.21

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 导线

abe和磁铁同步转动,注意磁铁仅仅使用一块,注意转轴和磁铁的关系。该实验也可以观察到动生电动势,但是似乎不应该谈论颠倒右手定则,而转筒转盘都有颠倒右手定则。该实验也可以观察到随动电流的干扰,通电时可以连续转动,但是一旦缩减随动电流的长度,则无法连续转动,仅仅是偏转到平衡位置。

居中式和谐实验采用高强磁铁规格是79×59×17mm,但是效果不明显,通过反复对比后可以确认。如果反过来观察电磁驱动,采用两块49×37×6mm,可以观察到转动,但是那是随动电流的因素,真正的电磁驱动是不会动的,只要缩减随动电流的长度就可以。

法拉第转盘采用扇面磁铁时,只要达到360度,就是一个封闭的圆盘;而法拉第转筒采用柱面时,也很容易构成封闭的圆筒柱面。而该方式的磁铁可以向两侧延伸无限远——。正是在居中式和谐实验和法拉第转筒实验的磁铁的有限和无限的分析上,我们才说法拉第转筒实验其实就是平动实验。才说平动和转动与运动的绝对性和相对性没有抵触的关系,绝对性仅仅体现在电磁感应实验中,可以是平动或转动;而相对性仅仅体现在电磁驱动实验中(当然对于闭合回路,电磁感应现象也是完全相对的),既可以是转动,也可以是平动!

转盘、转筒、居中式和谐实验,合并拍摄一个视频,可以访问myore的优酷空间,观看视频019,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p18.html

 

1.20 超距o封闭实验

1.13讲述了o封闭,看图1.13乙图,abcda为闭合回路,如果和磁铁捆绑在一起,同步转动时回路中并没有动生电动势。那么,自然就会设想,教科书的常识电磁屏蔽是否可以改变o封闭?

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.13乙图的abcda回路,根据位份实验的事实,dc为确定的两点,那么dcdabc各自和磁铁同步同速转动时必然产生大小相等方向相反的电动势,因此整个闭合回路中的两个大小相等的电动势相互抵消。那么,如果试图把dc或者dabc采用磁屏蔽的方法屏蔽掉,那么逻辑上就会出现只有一个电动势!

屏蔽dabc会麻烦一些,但是屏蔽dc就简单的多了。但是实际实验时,并没有观察到期望的电动势!显然,逻辑是不能够解决问题的,必须借助实验事实来回答。

当然,myore并没有直接做这个实验,单匝线圈和多匝线圈并没有区别,因此myore采用了840余匝的线圈,考虑到磁铁和线圈的平衡便于实验操作,不是采用图1.13乙图的方式,而是采用和谐实验的方式,使用正反两块磁铁分居于转轴的两侧。如果大家觉得实验不够可靠,可以采用图1.13乙图的方式,采用磁屏蔽屏蔽掉dc段,看看是否如此?不过,后面还要谈到屏蔽的信息性,比这里的屏蔽更富有戏剧性,因此超距o封闭是不可以屏蔽的。

试图突破o封闭的实验是不可能的,这是因为磁场的信息性是超距作用的,因此我们不可能做到屏蔽。可以到myore的优酷空间观看实验视频020http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p19.html

 

1.21 多匝同位实验

反复的实验表明了oc封闭,那么,如果不是使用单匝回路,而是使用多匝回路,是否可以有电磁感应和电磁驱动呢?答案是肯定的,使用2匝以上的回路,依然有电磁感应和电磁驱动。当然,每一匝的同一个部位和磁铁同步转动。

对于电磁感应来说,转盘转筒都是一样的,圆盘圆筒和扇面柱面是一致的,颠倒右手定则、突破力的平行四边形原理是一致的,圆盘圆柱扇面(柱面弧度)关联实验是一致的,和谐实验是一致的(转盘转筒之外还有居中式),屏蔽位份实验是一致的。

对于电磁驱动来说,和电磁感应大体上是一致的,但是没有和颠倒右手定则对应的颠倒左手定则,自然不会突破力的平行四边形原理,不存在和谐实验的说法,也没有屏蔽位份实验的说法。

这个实验原来就做过,这次为了拍摄实验视频,再次重复做,正好赶到2010.10.9,这是myore实验室的法拉第-牛顿实验(2009.10.9)首次决定性成功的一年纪念日。因此请蛋糕店的师傅制作蛋糕纪念。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 现在以

2匝为例来实验说明,以电磁驱动实验为例:

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.22中,采用的环形容器实际等价于两个环形容器。abecdf是两匝线圈的同一个部位,采用102×20×13mm规格的高强磁铁。ef是两个滑动触点,环形容器底部分别各有导电金属环。实验中确实可以观察到磁铁和abecdf的同步转动。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 我们没有实验法拉第转筒的多匝同位实验,更没有进行转盘转筒等等的电磁感应实验,但是考虑的已经实验得到的结果,我们认为都是一样的。实验视频参阅

myore的优酷空间,视频021,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p20.html

 

1.22 屏蔽位份实验

法拉第转盘实验带来了逻辑的麻烦,现在,根据伽利略的石块推理,铁球实验已经无能为力,不能够再解说什么了。因此,一切都在实验的推进中让实验和逻辑碰撞,反复逻辑安排实验方案,实验来求证逻辑。

肯纳德实验表明了动生电动势的产生部位是和磁铁同步运动的那段导线,而缪勒实验进一步表明了静止的那段导线是不会因为磁铁的转动而有动生电动势的。缪勒实验同时还证明了电磁屏蔽是实在的。但是,问题是,超距o封闭实验表明,电磁屏蔽无效,否则就会突破oc封闭,实现大功率的能量创造实现永动机,这是不符合实验事实的。电磁屏蔽是实在的,还是无效的呢?

经过反复的思考和实验,终于发现了屏蔽位份实验,现在来参考图1.23

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.23中,磁铁固定在转轴上,磁铁上面和软铁磁材料之间留下空隙可以允许导线通过。软铁磁材料中心开孔,可以通过导线。现在,原来,在位份实验时,对于图1.23中的ab确定的两点来说,直接连接ab,或者走acdb的路线,或者走任意其他的路线,ab之间得到的都是同样大小的动生电动势,在转速不变时。

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第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 但是,现在有了软铁磁材料进行磁屏蔽,会不会有什么改变呢?实验表明,假设软铁磁材料的中心孔内部的磁场仅仅屏蔽掉一部分,那么,无论导线走

ab,还是走acdb路线,得到的动生电动势大小都相当,当转速相同时。但是,却比没有软铁磁材料时同速转动获得的动生电动势那样大。可见,仍然是位份实验。即

即使走ab路线,ab当地的磁场没有屏蔽,然而ab却与acdb相当,等价于走acdb路线时获得的磁屏蔽。限于实验条件,我们暂时没有做到软铁磁材料内部磁场有效屏蔽,仅仅是部分屏蔽。可以设想,假设acdb走的路线时完全有效屏蔽的,那么,即使走ab路线,那么导线磁铁同步转动时也不会有动生电动势!

另一种屏蔽方法磁屏蔽材料把磁铁包裹在屏蔽材料内部,和图1.23的磁铁、屏蔽材料各自独立是不同的,但是同样得到了屏蔽位份的结果。

可以参考myore的优酷空间视频022,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p21.html

需要说明的是,拍摄视频时,我们仅仅做了法拉第转盘形式的屏蔽实验,没有做法拉第转筒形式的屏蔽实验。我们以为法拉第转盘和法拉第转筒实验总是一致的,在屏蔽实验时也应该如此。但是后来我们有些不安,因为实验虽然相关,但是都是独立的实验方案,因此就尝试了一下法拉第转筒实验,结果大出所料!类似于图1.23的方式来做法拉第转盘屏蔽实验,居然是不可屏蔽的。后文会加以介绍。

屏蔽位份实验体现了超距作用和信息力,这对于量子学家来说应该是一个反面的鼓励!

《原子物理学》71页,“当卢瑟福收到玻尔的文稿时,他当即提出如下质疑:‘当电子从一个能态跳到另一个能态时,您必须假设电子事先就知道它要往那里跳!’为什么这样说呢?假如电子处于E1能态,它必须吸收能量为E2-E1的光子才能跳到E2,吸收其它能量的光子都不会引起预期的跃迁(为了简单起见,我们假定只有两条能级E1E2,且E2E1)。那末,电子怎么从各种能量的光子中选择它要的光子呢?为了要选择它要的光子,电子必须在事先就知道它要去的能级(E2),好像它以前已经去过了,但是为了‘去过了’,首先必须先吸收它要的光子,……这样,就陷入了逻辑上的恶性循环。”“薛定谔的非难,即著名的‘糟糕的跃迁!’电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,按照相对论,它的速度不能无限大,即不能超过光速,因此它必须经历一段时间,在这一段时间里,电子已经离开E1态,尚未到达E2态,那时电子处在什么状态呢?!”

这些笨蛋还敢称物理学家,太无理了。承认超距作用,一起迎刃而解。

 

1.23 辐射电流和柱面电流

在单匝闭合回路中,法拉第转盘和转筒实验很容易和辐射电流和柱面电流联系起来,事实上实验中我们也会粗略检验辐射电流的实验现象。辐射电流和柱面电流都可以在电磁感应和电磁驱动中体现出来。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.24中,金属盘和短的圆柱面延续,固定在转轴上可以独立转动。磁铁悬在金属盘的上面,转轴的一侧。容器和食盐溶液没有画出,实际上是这样的,金属环位于环形容器的底部,通过导线连接出来接通电路;金属盘的短圆柱面的一部分浸在环形容器内的食盐溶液中,这样,通电时,电流沿着转轴由圆心向圆周辐射,通过短的圆柱面借助食盐溶液和金属环导通构成回路。由于食盐溶液的电阻比金属环的电阻要大得多,因此金属盘的电流是近似均匀辐射的。

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 只要电流有一定的大小,那么,金属盘就会在磁铁的磁场中转动,虽然磁铁和金属盘的距离比较近,但是考虑到金属盘的辐射电流在磁铁下方受到的安培力大,而在磁铁侧面下方受到的反向的安培力小,因此可以向一个方向连续转动。而如果图

1.24使用的不是金属盘,而是沿半径方向的导线,那么通电时就和初始位置有关,如果启动时在磁铁下方的某一个位置,那么受到的安培力大,这样到磁铁的侧面下方时,虽然受到相反的作用力,但是可以由于惯性而转过一周,因此可以连续转动。如果启动位置所处的磁场方向和磁铁下方的磁场方向相反,那么就只能够偏转一下,稳定在平衡位置而不能够连续转动!

辐射电流实验视频请访问myore的优酷空间,观看视频023,地址是:http://v.youku.com/v_playlist/f5162594o1p22.html

 

1.24 超距作用和虚实递变

第一章  单向电磁感应(3) - myore - myore

 图

1.25中,采用c环磁铁来观察oc封闭是否可以突破。磁铁和闭合回路abcda同步转动时,根据oc封闭实验,可以判断闭合回路中不可能有动生电动势引起的电流。

磁铁闭合回路同步转动时,ab段有动生电动势,那么,adcb段回路中必然没有动生电动势,因为该段回路的空间位置没有磁场!那么,回路中必然有抵抗ab段动生电动势的机制产生。最初我们认为是adcb段有一个对抗的电动势,但是adcb导线的空间位置并没有磁场,我们认为这个观念是错误的。抵抗ab段动生电动势的机制就在于ab段之内。即可以这样理解,ab段产生了由b指向a的非静电力(洛伦兹力),也就是动生电动势,但同时也在ab段同时产生了由a指向b的非静电力(反洛伦兹力);当整个回路有能量的转化机制时,“反洛伦兹力”就是虚的,因此我们物理学家可以观察到动生电动势(实际上是因为动生电动势而具有的电流),即教科书上的讲解。但是,当整个回路没有能量的转化机制时,“反洛伦兹力”就是实在的,因此在图1.25中类似的实验都无法观察到动生电动势和电流。很容易可以看到,图1.25中如果有动生电动势而有的电流,就必然出现能量的创造,因为闭合回路和c环磁铁同步运动时,二者没有相对的位置变化,没有楞次定律的变化,没有能量的交换,因此必然有能量的创造。而oc封闭是不允许这样的事实出现的。

上述解释方法并不可靠。另一个更为可能的解释是,adcb段导线当地虽然没有磁场,但却因为信息力、超距作用依然感觉到ab路径实在的磁场。因此,adcb段必然有动生电动势,这和ab段相同。因此abadcb产生的电动势相互抵消。实际上,ab两点依旧是位份实验的结果。实验方法是可以采用肯纳德对法拉第转盘实验的方法,不信大家可以试一试,确实对比一下。

考虑到电磁感应有颠倒右手定则而电磁驱动没有对应的颠倒左手定则,因此图1.25只能够分析电磁感应而不能够分析电磁驱动。因为电磁感应是绝对的,而电磁驱动是相对的。

 

二〇一〇年十月  十日星期日写作

二〇一〇年十月十四日星期四修改

 

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    者:张建军

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