將硬幣慢慢靠近磁鐵,到一定距離時硬幣會被吸附到磁鐵上,硬幣移動這段距離需要的能量
從哪裡來?如果是從磁鐵來,那麼永磁鐵是否就是永動機?如果重複將硬幣吸附過去然後拿走再吸附一直重複,永磁鐵的磁性會不會減弱直至消失?
回覆列表
-
1 # 格斯巴金
-
2 # cx1944黎松祥
永磁鐵沒有能量,不但沒有能量,而且還是負能量。道理很簡單,可以用實殮驗來證明。思維實驗也能證明。一粒有磁性的永磁鐵和同樣的一粒還設沒有充磁的永磁鐵,都加熱到失去磁性的時候的溫度。那個吸收的熱量大。肯定是帶磁性的,因為它內部有較規則的分子分佈要吸收更多的能量,所以永磁鐵不但沒有正能量,反而具有負能量。
磁鐵吸引東西的過程實際上是磁力勢能轉化為其它能的過程。永動機不存在,但是磁動機理論上是可以存在的。永磁鐵的磁性不會消失,除非對永磁鐵進行加熱。
為什麼說磁動機理論上是可以存在的?因為,磁動機其實是一種將暗能量轉化為動能的機器,下面進行詳述。
在我們生活的世界中,儘管我們無法察覺,但是不計其數的粒子在每時每刻地穿透我們的身體。他們似乎與我們的世界不存在絲毫相互作用。儘管他們是如此的狡猾,但是我還是發現了他們的蹤跡。他們確實和我們相互作用。我是透過場源的加速運動發現了他們的伎倆的,並知道如何獲取暗能量。
可以獲取暗能量嗎?
電荷勻速運動情況
如果兩個同種電荷被連線在一起,然後勻速運動,那麼電荷的受力情況是怎樣的呢?
圖 1如圖 1所示,P1和P2是同種電荷,當靜止時,P1受到的力為F,方向垂直向上。如果P1和P2以速度v勻速運動,那麼在一定時間t內執行到A"和B"位置。電場傳播是需要時間的,此時,P1在A"位置受到電場力實際上是P2在B位置激發出來的電場E產生的。但是,因為P1存在一個速度v,在P1看來,彷彿電場是P2從B"位置激發出來的E",所以,P1受到的力為F"(減少了),方向仍然是垂直向上。
如果P1和P2之間的距離為L,運動速度為v,場傳播速度為c,那麼A和A"之間的距離d是固定的。也就是說,在時刻t1,P2激發的電場,必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的,
。打到P1的電場的速度的水平分量必然等於v,如果不是v,那麼就無法撞擊P1。也就是說,P2發出的電場,只有其速度的水平分量為v的才能撞擊到P1,其它方向的電場是無法與P1相遇的。因為P1有一個水平方向的運動,電場E作用到P1時勢必減弱。因此,在P1看來,彷彿電場是P2從B"位置激發出來的E",電場強度變弱,這種勻速運動的情況,E"和E的強度關係符合洛倫茲變換。
異種電荷加速運動情況
如果兩個異種電荷被連線在一起,然後做加速運動,那麼電荷的受力情況是怎樣的呢?
圖 2如圖 2所示,P1和N2是異種電荷,當靜止時,P1受到的力為F,方向垂直向下。如果P1和N2以加速度運動,那麼在一定時間t內執行到A"和B"位置。B""是假設電荷以速度v3勻速運動的位置。電場傳播是需要時間的,此時,P1在A"位置受到電場力實際上是N2在B位置激發出來的電場E產生的。P1存在加速度,在P1看來,彷彿電場是N2從B""位置激發出來的E",所以,P1受到的力為F"(減少了),方向朝右下方。
如果P1和N2之間的距離為L,初始運動速度為v1=0,加速度為a,場傳播速度為c,那麼A和A"之間的距離d是固定的。也就是說,在時刻t1,N2激發的電場,必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的,
。打到P1的電場的速度的水平分量v3必然大於v1且小於v2,如果小於等於v1或大於v2,那麼就無法撞擊P1。也就是說,N2發出的電場,只有其速度的水平分量大於v1且小於v2才能撞擊到P1,其它方向的電場是無法與P1相遇的。因為P1有一個水平方向的運動v2,電場E作用到P1時勢必減弱。又因為電場E的水平速度小於v2,所以在P1看來,彷彿電場是N2從B""位置激發出來的E",且電場強度變弱。
有趣的事情發生了。如果對異種電荷P1和N2進行加速,那麼電荷將在其運動的方向上多了一個額外的力。到底是誰對電荷做功呢?顯然是電場對電荷做功了。那麼電場又是什麼?根據牛頓第三定律,即,物體的力和反作用力總是相等的,可以推斷電場本身是一種暗物質,否則無法解析清楚誰對電荷做功,也無法解析電荷的反作用力給了誰。
同種電荷減速運動情況
如果兩個同種電荷被連線在一起,然後做減速運動,那麼電荷的受力情況是怎樣的呢?
圖 3如圖 3所示,P1和P2是同種電荷,當靜止時,P1受到的力為F,方向垂直向上。如果P1和P2以減速度運動,那麼在一定時間t內執行到A"和B"位置。B""是假設電荷以速度v3勻速運動的位置。電場傳播是需要時間的,此時,P1在A"位置受到電場力實際上是P2在B位置激發出來的電場E產生的。P1存在減速度,在P1看來,彷彿電場是P2從B""位置激發出來的E",所以,P1受到的力為F"(減少了),方向朝右上方。
如果P1和P2之間的距離為L,減速後運動速度為v2=0,減速度為a,場傳播速度為c,那麼A和A"之間的距離d是固定的。也就是說,在時刻t1,P2激發的電場,必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的,
。打到P1的電場的速度的水平分量v3必然大於v2且小於v1,如果小於等於v2或則大於v1,那麼就無法撞擊P1。也就是說,P2發出的電場,只有其速度的水平分量大於v2且小於v1才能撞擊到P1,其它方向的電場是無法與P1相遇的。又因為電場E的水平速度大於v2,所以在P1看來,彷彿電場是P2從B""位置激發出來的E",且電場強度變弱。
同樣,如果是同種電荷做減速運動,那麼電荷P1和P2都存在一個向右的額外加速度。這個加速度同樣是電場賦予的。因此,不管是同種電荷和還是異種電荷,都可以透過減速或者加速獲得一個額外的做功,這個做功就是暗能量的獲取。換句話說,可以透過對電荷進行加速或者減速來獲取暗能量。
怎樣獲取暗能量?
下面開始談論怎樣才能有效地獲取暗能量。
為了方便後續的描述,在這裡先定義一些術語。
術語
觀測者
在場中運動的物體。觀測者的運動速度不同,觀察到的場強不同,場對觀測者的作用不同。
場切線速度
場傳播速度的一個分量,這個分量的方向與觀測者的運動方向相同,使用Vt表示。
場切線速度比
場切線速率與場傳播速度速率之比,使用R表示。
相對切線場速
場切線速度減觀測者速,使用Vr表示。
相對場切線速度比
場切線速率與場傳播速度速率之比,使用Rr表示。
相對切線場強
觀測者觀測到的與其運動方向一致的場強,數值上
,其中,E為觀測者不運動時觀察到的場強,c為場的傳播速度。
電荷加速運動定量分析
為了簡化問題,現在假設兩個異種電荷被連線在一起,速度從0開始做加速運動。
圖 4如圖 4所示,電荷從速度0開始以速度a進行加速運動。當執行一段時間t秒,電場到達A",這時P1受到的電場力為F",方向朝右下方。假設電場的傳播速度是c,那麼可以近似推導F"的水平分量公式。
故,相對電場切線分量比等於:
公式1
如公式 1所示,因為加速度a不可能很大,L也不可能很大,所以Rr值很小,電場力F"的水平分量小的可憐。因此,想開發和利用暗能量相當困難。現在看能否積少成多。
圓周運動定量分析
現在先看看圓周運動情況如何。
把異種電荷P1和N2安裝在一個圓盤上,圓盤順時針旋轉。
圖5如圖 5所示,A和B處分別是異種電荷P1和N2,在一定時間t內執行到A’和B’。圓半徑是r,AB的長度L,∠BOB’=∠AO’B’大小為θ,角速度ω,P1和N2的線速度為v。
現在推導電場在A’和B’的相對切線場強。
也就是說,如果兩個電荷靜止時相互間的庫侖力是1牛頓,那麼當轉速達每秒100轉時,每個電荷獲得切線方向的額外的力為2微牛,總受力4微牛。
從以上推導可知,如果提高角速度ω,那麼可以獲得較大的切線分量;遺憾的是,物體轉速是有極限的,不能無限增大,速度越高,摩擦越大,損耗越大。
另外,減低c值也是一個選擇。使用高折射率晶體隔開電荷,從而降低c值,這依賴材料科學的發展。
第三個選擇是加強電荷之間的相互作用力。
第四個選擇是在圓盤上裝滿電荷對,透過積少成多的方法來獲得較大的切線力。
同一面上電荷的相互作用
把異種電荷放在圓盤的同一面上,研究他們之間的相互作用。
圖 6如圖 6所示,異種電荷分佈在兩個同心圓上,圓心為O,A和B位置分別是異種電荷P1和N2,C和D位置分別是異種電荷N1和P2,A、C位於大圓的弧上,C、D位於小圓的弧上,大圓半徑為r1,小圓半徑為r2,∠COA大小為θ。圓盤順時針轉動,角速度ω,經過特定時間t1,P1和N2執行到A’和B’,經過特定時間t2,N1和P2執行到C’和D’。圖中,綠色線表示產生順時針力矩的電場線,紅色線表示產生逆時針力矩的電場線。
同一圓上,異種電荷之間的相互作用如何?
電荷N1在C位置激發電場,經過t1時間穿過A’,電荷P1在A位置激發電場,經過t2時間穿過C’。顯然,在N1觀察到A激發的電場速度大於P1觀察到的N1激發的電場,因此N1受到P1的吸引力大於P1受到N1的吸引力。因此,圓盤增加了一個額外的順時針力矩。
同理可以推導處P2受到N2的吸引力大於N2受到P2的吸引力。因此,圓盤增加了一個額外的順時針力矩。
不同圓上,同種電荷之間的相互作用如何?
從圖可以看出,N2對N1的作用是紅線,即降低圓盤的轉速,P2對P1的作用是綠線,即提高圓盤的轉速。到底哪個作用大一點呢?
P2觀察到P1電場的切線場強分量(逆時針分量)推導:
N2觀察到N1電場的切線場強分量(順時針分量)推導:
因為電場與距離平方成反比,故
N1在B’處激發的電場(順時針)除以P1在D’處激發的電場(逆時針):
逆時針減去順時針的分量比差:
因此,逆時針的分量大,P1對P2的作用大於N1對N2的作用。
同樣可以推導,N2對N1的作用大於P2對P1的作用,逆時針的分量大。
同樣,經過推導,發現P1對N2和N2的P1的作用都是順時針作用,和為
同樣,經過推導,發現N1對P2和P2對N1的作用都是順時針作用,和為
經過以上推導可知,同一面上相鄰兩個同心圓上的電荷存在吸引也存在排斥,會增加順時針力矩也會增加逆時針力矩,他們之間的作用相互抵消。在同一個圓上的異種電荷之間的相互作用會增加順時針力矩。因此,在同一平面上,可以在不同的同心圓上交錯地放置異種電荷,不會阻礙圓盤的轉動,這樣就可以實現積少成多。
如何實現?
以上推導都是使用電場來進行的,但是電場不好實現,磁場更好實現。下面展示一個理論上可以抽取暗能量的裝置。
圖 7圖 7是使用永久磁鐵來獲取暗能量的示意圖。因為積少成多是可以的,所以在圓盤上交錯地排列著磁鐵,然後順時針轉動就可以獲取到暗能量。根據推導可知,場強越強,獲得額外力矩就越大。如果想獲取更強的磁場,那麼可以考慮電磁鐵,不過要考慮損耗的電能多還是獲取到的暗能量更多。
圖8圖8是一個最簡單的磁動機,由轉動磁鐵和固定磁鐵構成。轉動磁鐵在A和C受到的磁場力是不相等的。轉動磁鐵是觀察者,在A時,轉動磁鐵向著固定磁鐵運動,因為他的運動方向迎著磁場的傳播方向,所以他觀察到的結果是磁場變強了,受到的吸引力增大,大小是:F* (1+v/c),其中,F是他在這個位置不動時受到的磁場力;在C時,轉動磁鐵遠離固定磁鐵,因為他的運動方向與磁場的傳播方向相同,所以他觀察到的結果是磁場變弱了,受到的吸引力變小,大小是:F* (1-v/c),其中,F是他在這個位置不動時受到的磁場力。在B時,他觀察到一個橫向的磁場,所以他受到一個橫向的磁場力,大小是:F*v/c,其中,F是他在這個位置不動時受到的磁場力。從以上分析可知,v速度越快,額外受力就越大。我把這種效應叫做“觀測效應”。