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物理论文摘要
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海曲(haiqu7675#163.com)〖收稿日期:2006年3月28日〗
磁体和线圈相对静止的发电装置
 

  摘要 如果说磁体和线圈相对静止可以输出电能,或许谁都不会相信,因为法拉第的电磁感应明确表明相对运动是最重要的。如果说在相对静止的磁体和线圈之间有一个圆筒转子,转子上有两个对称的孔(起到漏磁作用),这两个孔正好与磁体和线圈同心,电磁感应规律证明这的确是一台发电机。

  关键词 磁体线圈软磁质抗磁性磁场屏蔽漏磁电磁感应规律

  1 实验理论分析

  1.1 理论依据

  在了解这台发电机的工作原理之前,首先要掌握磁场的屏蔽和漏磁原理、电磁感应规律、软磁质和抗磁体的特性。

  电磁感应规律:不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。

  软磁质:软磁材料的BR和HC小,磁滞回线狭长,磁滞损耗小,适合用于交变磁场的场合

  抗磁体:超导体不仅是电阻为零的理想导体,而且也是一个理想的抗磁体,处于超导态的物体,它就始终保持内部磁场为零,外部磁场的磁力线统统被排斥到体外,使磁场受到畸变。这种将磁场完全排斥于体外的性质,称为完全抗磁性。利用完全抗磁性可以实现磁场的屏蔽。

  1.2 理论原理

  利用磁场屏蔽原理和电磁感应规律,转子转动时在转子的内部产生变化的磁场(因为转子上有两个对称的孔如图3所示,在转动过程中由于屏蔽和漏磁交替发生因而在转子的内部形成了变化的磁场),变化的磁场通过转子内部的闭合线圈产生电能。

  1.3 转子的受力分析

  1.3.1 当抗磁体接近磁体和线圈时:

  

  如图1所示当线圈闭合,抗磁体接近磁体和线圈之间时,抗磁体的受力分析如下:

  ①当抗磁体接近磁体和线圈之间时,闭合线圈中的磁通量减少。

  ②根据楞茨定律得出,闭合线圈产生电能,并且线圈产生的附加磁场与原磁场相同。

  ③由于线圈产生的附加磁场与原磁场方向相同,因而使原磁场的磁力线穿过线圈,在水平方向上发生畸变的磁力线减少,水平方向上的磁场强度降低。

  ④由于水平方向上磁场强度的降低,抗磁体受到的反作用力相应减少,抗磁体在进入磁体和线圈的瞬间阻力减少。

  1.3.2 当抗磁体远离磁体和线圈时

  如图2所示当线圈闭合,抗磁体偏离磁体和线圈之间时,抗磁体的受力分析如下:

  ①当抗磁体离开磁体和线圈之间时,闭合线圈中的磁通量增加。

  ②根据楞茨定律得出,闭合线圈产生电能,并且线圈产生的附加磁场与原磁场相反。

  ③由于线圈产生的附加磁场与原磁场方向相反,因而使磁场发生畸变,在水平方向上磁场强度反而增加。

  ④由于水平方向上磁场强度的增加,抗磁体受到的反作用力相应增大,抗磁体在离开磁体和线圈的瞬间,速度增加。

  2 实验装置设计

  

  磁场屏蔽方式(转子上的孔洞起漏磁的作用)

  2.1 选用软磁质屏蔽磁场。其原理是空腔的磁阻比铁磁质的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部分将沿着铁磁质内壁通过,而进入空腔的磁通量极少,从而达到静磁屏蔽的目的。

  2.2 用抗磁质屏蔽磁场。其原理是外部磁场的磁力线统统被排斥到体外,使磁 场受到畸变,从而达到空腔静磁屏蔽的目的。

  3 实验结果分析

  3.1 这个发电装置从理论上分析比较复杂,产生的电流与下列参数有关:

  ①转子的转速②转子的磁滞损耗(铁磁质有磁滞现象,抗磁质没有磁滞现象)

  ③转子产生的涡流电流④转子的磁屏蔽效果

  3.2 这台发电装置工作时不存在反电动势。

  软磁质做转子时,软磁质在反复磁化过程中存在磁滞现象,损耗的能量较多,线圈输出的电能少。

  抗磁质做转子时,抗磁质不存在磁滞现象,线圈输出电能时,转子消耗的能量减少。

  

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  作者:海曲

  电子邮箱:haiqu7675@163.com

  

  简介:这篇文章是我个人的观点,写出来想和大家交流,文章主要是以理论推导为主,实验受到很多因素的影响,本人一直没有亲自去做,最近本人找了部分仪器进行实验(实验的仪器功率表、电压表、电流表、转子选用铜),发现理论和实验结果有点吻合,不知是仪器有问题还是实验的误差。

  由于现实当中没有很好的抗磁体,只能用铜做转子,但铜的抗磁性差,因而增加了实验的难度;

  输出的能量小消耗的能量大,实验需要相对比较灵敏的仪器.

  当转子空转时消耗的功为W1

  当线圈输出电能时转子消耗的功为W2

  线圈输出的电能为W3

  实验结果证明:W3>W2-W1 但是根据能量守恒应当为:W2=W3+W1


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