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电动机外壳有几[繁:幾]块磁铁

2025-03-16 14:16:41Scooters

电机通电产生旋转磁场,转子转动,可电机铁壳上为什么没有磁铁一样的磁性能吸引金属?转子和定子之间是一个闭合磁路,加上外壳和铁芯是软磁材料,不会有剩磁,所以外壳不会体现磁力现象。小电动机里,外壳上的两块磁

电机通电产生旋转磁场,转子转动,可电机铁壳上为什么没有磁铁一样的磁性能吸引金属?

转子和定子之间是一个闭合磁路,加上外壳和铁芯是软磁材料,不会有剩磁,所以外壳不会体现磁力现象。

小电动机里,外壳上的两块磁铁磁极相同还是相反才能让转子转动?

小电动机里,外壳上的两块磁铁磁极相同还是相反才能让转子转动 极性相反才能转动,

一块磁铁,不断对外做功,它的磁性会越来越弱吗?

说句老实话,这个问题是很难很深的,即便对大学物理老师也是严峻挑战。尚无可依托的科学原理,就不能牵强附会误人子弟。

▲这是磁场,不是电磁场,也不是《pinyin:shì》电场。其对应的磁力或磁场力,是一种独特的力。要追究磁的本质,还涉及“统一场论”的战略思考。以下《拼音:xià》分享笔者的探讨,仅供参考。

磁(性)的本质,究竟是什么?

磁现象,例如同斥异吸效应,司空见惯。磁的本质,不可以“磁畴序列论”敷衍搪塞。用场把“强力·弱力·电力·磁力·引力”贯通起来。

基底方(练:fāng)程:±e 2Ek=±γ 2Eγ(=2hf₀)...(1)

●强力,是基底性的(练:de)强磁力,是亚原子以光速自旋导致(繁:緻)南北极负[繁:負]压差而激发的真空场引力。

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无【练:wú】论什么力,归根结底,都是强磁力的叠加效应——这就是磁的本质。

强力与亚《繁体:亞》原子的惯性质量、引力质[zhì]量、引力势能、基本电荷等固{拼音:gù}有参量相对应:

电子强力↹电子质量{读:liàng}↹电子势能↹电子电荷。

质子强力↹质子质量↹质子势(读:shì)能↹质子电荷。

电子的(pinyin:de)固有强力:

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电子的固有yǒu 势能:

Ep₀=m₀c²=2hf₀(=0.511MeV)...(3)

质子的固有{练:yǒu}强力:

F*=m*c²/r*=(m*/m₀)F₀(=5.34N)...(4)

质子的澳门金沙固有[yǒu]势能:

Ep*=m*c²=(m*/m₀)2hf₀(=938MeV)...(5)

电子半径r₀=2.82fm,质子半【pinyin:bàn】径r*=0.015fm,质[zhì]子电子质量比m*/m₀=1836。电子强力场的固有频率f₀=m₀c²/2h=6.2×10¹⁹Hz。

●弱力,是(拼音:shì)中子内的电子(e)与质子(p)的叠加力。

核内(读:nèi)电子轨道半径《繁体:徑》小,电子抗简并压大,电子欲逃倾向强烈,这种电磁斥力也[拼音:yě]叫弱力。

▲中子的夸克环(udd),相当于高能负电子(读:zi),通常的科普图片没有给出质子。夸克环以约0.07c≈10αc绕质[拼音:zhì]子旋转,轨道半径约1费米。弱力(核内电磁力)的统一场方程:

F₁=ke²/r₁²=ξ₁(m* m₀)c²/r₁...(6)

核内电子(pinyin:zi)的动能由弱力提供,并激发电磁波。

核内电子动能的统一场《繁:場》方程:

Ek₁=½m₀v₁²=ke²/r₁=ξ₁2hf₀...(7)

中子半径r₁≈1.5fm,可由质子与电子的角动量矩守澳门永利【练:shǒu】恒来估算,其W±与Z⁰介子可看出场量子。

弱力场效应系【繁体:係】数:ξ₁=ke²/2hf₀r₁=0.187‰。即,弱力大[pinyin:dà]约为强力的万分之2。

●电磁力,是核内[nèi]电子与核外电子的叠加力。

电【diàn】磁力,是核外电子(e)与核电荷(Ze)两强力之zhī 间因同斥异吸效(读:xiào)应而弱化的叠加力。

电磁力的统{繁体:統}一场方程:

F₂=ke²/r₂²=ξ₂(m* m₀)c²/r₂...(8)

电磁力之电势能(eU)提供的核外电子动能,并激发电磁波,与弱力激发的电磁波一起构成原{yuán}子光谱的超精细[繁体:細]结构。

核外电(diàn)子动能的统一场方程:

Ek₂=eU=½m₀v₂²=ke²/r₂=ξ₂2hf₀...(9)

核外电《繁体:電》子基态【pinyin:tài】主控速度为{pinyin:wèi}:αc=2.2×10⁶m/s,其平均动能:Ek₂=2.2×10⁻¹⁸J,由此估算:

①基态(繁:態)电子轨道半径:r₂=ke²/Ek₂ ,代《练:dài》入后有:r₂=1.05×10⁻¹⁰m,接近经典原子半径;

②电子与质子电[繁体:電]势差:U=Ek₂/e=13.75伏特;

③电磁力场效应系数:ξ₂=Ek₂/2hf₀=0.03‰,即电磁力(pinyin:lì)约为强力的{拼音:de}10万分之3。

●磁力,是类{繁体:類}铁原子晶胞有序排列的叠加力。

磁势能的统一(读:yī)场方程:

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Ep₃=½μB²V=½εE²V≈½m₀v²=ξ₃2hf₀...(10)

磁场力的统(繁:統)一场方程:

F₃=Ep₃/r₃=ξ₃m*c²/r₃...(11)

注意1:原子的内空间是[shì]真空场,其电容率ε=ε₀=10⁻⁹/36π,磁导率μ=μ₀=4π×10⁻⁷。其体[繁体:體]积{繁:積}:V=4.2r₂³=1.05×10⁻³⁰m³。

注意(拼音:yì)2:参与电磁感应的质子磁力,因远大于电子磁力,故磁场力≈电(繁体:電)磁力。由此可估算:

①氢原子(拼音:zi)磁感[gǎn]强度:B=√(2Ek₂/μ₀V),即:B=1.87×10⁹T,比较(繁:較),地球磁场强度不到1T。

②氢原子(读:zi)电场强度:E=√(2Ek₂/ε₀V),即:E=7×10¹¹V/m,而电势差U=13.75V。

注意3:磁场力是特定材料与天体场效应的叠加力,取决于自旋角动量,而与轨道角动量无关,但可以通过磁场对电diàn 荷或电流作用的【拼音:de】洛伦兹力(Bev)或安培力(BIL)间接计算出(繁体:齣)来。

但是,不管怎么说,磁场与电磁场是截然不同的两个范畴。故在基本力的[de]分类中,宁可没有弱力(核内电磁力),也{读:yě}不能没【pinyin:méi】有磁力。

●万有引力,是实体亚【yà】原子同斥异吸的叠加力。

万有引力的统【繁:統】一场方程:

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引力势能的统一场方{拼音:fāng}程:

Ep₄=GMm/R=ξ₄2hf₀(M m)/m₀...(13)

引力的场chǎng 效应系数:ξ₄=GMm/r₄(M m)c²。对于(繁体:於)大质量天《练:tiān》体而言,ξ₄≈Gm/r₄c²。

就地球而言r₄=6.4×10⁷米,若离地r≈r₄,令试验质量m=1kg,则地球引力《pinyin:lì》的(de)场效应系数:ξ₄=G/r₄c²=1.16×10⁻³⁶。

可见,引力场效应系数(ξ₄),与场半《读:bàn》径(r₄)成反比,与(繁:與)试验质量(m)成正比。

势能、位能与动能的区别与联系

求地球重力加速度基于假设:场半径R=地球半径R₀,即:mg=GMm/R₀²,才有g=9.8m/s²,对应的引力势能:Ep₀=GMm/R₀。

显然,重力加速度(g),与场半【pinyin:bàn】径(R)成反比,是一个变量。若R>R₀或离地心高度h>h₀,则引力(lì)势能Ep

但我们已规定,Ep₀=0,离地越高,高位差△R越大,势能增量△Ep就越大。这{练:zhè}只是为了与(繁:與)“水向低处《繁体:處》流”的直感协调起来。

此时我们把Ep₀称作地球的本体势(shì)能或固有{yǒu}势能,把△Ep=Ep作为位能。前者与万有引力定律《练:lǜ》一致起来,后者与工程技术一致起来。

严格讲,位能必须通(pinyin:tōng)过外力做功才能实现。例如《练:rú》,高原冰山的水位能,是因为日光照射的水循环运动造成的,本质上属于水分子动能转化为水分子位能。这与水分子本体的固有势能是两个概念。

电势能是因为(拼音:wèi)发电(繁:電)或充电造成[chéng]的,是电子加剧运动偏离核电荷或抗简并压导致的电极电位差,本质上属于电子动能转化为电子位能。

磁性材料,能否自动对外做功?

其一,先来看看磁性材料本身的性能。磁性材料大致分两大类。

第一类是永磁材料,如磁铁矿、钕铁硼合金、电【pinyin:diàn】机转子、扬声器磁体,它们是原子或分子晶体的磁畴《繁:疇》(假想的磁子)有相对有序排列,导《繁体:導》致同斥异吸弱化效应被减少所固有的显著磁性。

永磁材《读:cái》料,经常用来作为发电机能量转换的重要配件,但不是利用磁场势能,更没有现(拼音:xiàn)成的位能。势能属于材料的维持自身稳定存在的内能,没有剩余可[kě]被利用。

第二[èr]类是暂磁材料,如依赖电磁感应的电磁铁、添加磁粉的磁卡、摩擦磁铁的螺丝刀头。此类磁性材料,会因为失去电力供应、磁粉脱落或风化,而突然或【练:huò】渐渐[拼音:jiàn]失去磁性。

显然,即使暂磁材料可以对外做功,其功率因数也会渐渐[繁:漸]失去,但不是失去磁体能量问题,而澳门新葡京是失去磁体质量。电磁铁属于外加能量而不在此列。

有人会问核辐射能源,是势能还是位能。笔者认为,放射性材料能源可[读:kě]以被直接利用,是因为类似(pinyin:shì)于电池与被压缩弹簧,是动能转化为位能的历史遗存,不是材料固有的势能。

铁磁场是否做功,就好比地磁场是否做功。我们知道,地{pinyin:dì}球有强大的引力。

现在,地面上有一个大转轮,外缘均匀分布了若干重物(拼音:wù),逆时针旋转,分四个象限:第一象限=右(yòu)上部,第二象限=左上部,第三象限=左下部,第四象限=右下部。

现在做逆时针旋转,首先{读:xiān}你(pinyin:nǐ)得克服自重爬(练:pá)到高处获得位能,这是外力做功。然后开始向下转动,是地球势能做功到达第三象限末端。

此时有一个惯性势能,你可以在《拼音:zài》第四象限转到一个高度,但不可能回到《pinyin:dào》出发点,因【拼音:yīn】为至少有轴承磨损做功,消耗一部分的惯性势能。

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然后你在第四与第三象限,来[lái]回做阻尼式转动,转动幅度越(pinyin:yuè)来越小,最终趋于静止不动。

现在再来说[繁体:說]说瑟尔效应发动机(SEG)。SEG是【拼音:shì】利用几个环绕分布的若干钕铁硼线圈,需要一个大约2千瓦的励磁发电机提供能源。

有(pinyin:yǒu)永动机发明《pinyin:míng》人声称,该发动机只是帮助启动,以后就可以撤销。其实,这是不可能的,所有的机械设备,都有传动机构,都不可避免的要消耗摩擦力。

结语

磁性、磁场、磁力,是反映强力同斥异吸效应的尤其是原子晶胞磁畴有序排列的叠加力。

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磁能或磁场能,虽然可以能量转换的电子(zi)动能来{pinyin:lái}做替代性(读:xìng)的参量测算,但依然是固有势能。

势能总量永《练:yǒng》恒不变,磁势能与强力势能一样,没[繁体:沒]有多余能量可供利用。更【练:gèng】谈不上对外做功。

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