或許是新型概念的電磁動力系統(tǒng)

韋泉宏

摘 要：（1）根據(jù)當(dāng)今我國稀土行業(yè)的發(fā)展，以及新型磁材料（釹鐵硼等）的開發(fā)現(xiàn)狀，我構(gòu)建了一種我在網(wǎng)上沒見過的電束（導(dǎo)線）——電磁動力系統(tǒng)概念模型。（2）構(gòu)建該模型的目的是驗證電磁自懸浮動力模式的可行性，并進一步為促進我國電磁行業(yè)的發(fā)展提供新的思路。同時，由于該模型產(chǎn)生的動力屬于封閉系統(tǒng)對外的推動力，自由度高，因此將具有廣闊的研究發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：新型；電磁動力；束偏向力

1 本實驗為初級模型實驗，屬于概念實驗

①圖解：圖中導(dǎo)線有絕緣涂層并且與磁材料固定在一起構(gòu)成一種混合磁材料。

這里有類似的原理：將導(dǎo)線水平分成上下兩個部分，磁場在導(dǎo)線下半部分疊加，在上半部分變疏，即下半部分的磁感應(yīng)強度總是大于上部分的強度，于是電流就發(fā)生了偏向上的力，這就是安培力。

相互驗證得到：阻力單一來源于空氣阻力時，機翼則是下部分阻力（氣流強度）大于上部，故而產(chǎn)生一個向上的托舉力。

由此原理易制造出多種類似的托舉力，這樣的力都可稱為束偏向力。

假設(shè)：如果磁材料產(chǎn)生的磁場足夠強，磁材料質(zhì)量足夠輕，那么由電束和磁場產(chǎn)生的托舉力將能夠帶動電束和磁材料運動，即帶動整個系統(tǒng)（混合磁材料）整體往特定方向運動。

定義式：Z=E（廣義ρ，v，θ）=F/L，求證式：Z=BI=F/L。（廣義ρ是場的偏轉(zhuǎn)系數(shù)，在電磁場中，廣義ρ=qB。并且標注：廣義ρ的量子原理我并未能夠證明，本實驗是為證明電磁動力自懸浮動力模式的可行性。）

②實驗式：設(shè)電束系統(tǒng)總長為L，總質(zhì)量為m，則單位長度電束受到的重力為Z1=mg/L，則電束受到自身的總重力為F1=Z1L，設(shè)在電束上方有一理想物體M（靜止外殼絕緣無磁性常溫），則在重力方向，單位長度電束受到物體的重力為Z2=Mg/L。若電束要帶著物體以加速度a（低速下）反重力方向運動，則單位長度電束需再產(chǎn)生動力Z3=（m+M）a/L。合動力來源：電流和系統(tǒng)內(nèi)磁場的相互作用。實質(zhì)：F=ZL=Z1L+Z2L+Z3L=BIL，即Z=BI。

所以，電束要使得物體以加速度a反重力移動共需產(chǎn)生F=F1+F2+F3=（Z1+Z2+Z3）L或F=BIL。

這時實際需要的單位電束偏向力為Z=BI=F/L，即L越長產(chǎn)生F越大（決定式）；或L=F/BI，即L越長所需的單位電束偏向力BI越小（需求式）。

③同理，一定密度的空氣阻力系數(shù)類比成上文的磁感應(yīng)強度，飛機的速度類比為電流流速。當(dāng)飛機以某一速度運動時，可以將飛機的運動軌跡看成一條高密的束，可以將飛機群質(zhì)量類比為質(zhì)量m，即單架飛機受的重力可類比成上文的Z1，單架飛機的載物可類比為上文的Z2，單架飛機由引擎產(chǎn)生的動力可類比為上文的Z3，則L越長，代表的飛機群中飛機數(shù)量越多（機翼總長越長），這時航線運載能力就越強，或者所需的單個飛機的大小就越小。

④簡單功率計算：設(shè)電源電壓為U，線路和電源總電阻為R，工作時間為t。

則電流I=U/R，電功W=UIt，熱功Q=I2Rt，在這里將電阻理想化（超導(dǎo)導(dǎo)線加定值電阻），則在一定t內(nèi)，有Q∝I2，根據(jù)需求式L=F/BI，則在一定強度的磁場內(nèi)，L越大，所需的單束I越小，即所耗的熱功越小，當(dāng)L→∞，則Q→0。

同理，可以通過減小R，利用大電流實現(xiàn)功率的轉(zhuǎn)化，這樣對U的要求就很低，但是需要考慮電源內(nèi)阻和自散熱的問題。即使外電路R外=0，電源內(nèi)阻依然會產(chǎn)生熱功。而該系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率都近似為η=W/（W+Q）。

注意：根據(jù)能量守恒總有W=M*（g+a）*dh，這是理論最小電功，而理論最小電功不是熱功，是電源消耗的電能，或者是量子勢能。則結(jié)合到文中，L越長，或電阻越小，能量的轉(zhuǎn)化效率越高。但要滿足W=M*（g+a）*dh=（UI）總*t，即無論I多小，都要滿足這個最小關(guān)系式才能使系統(tǒng)脫離重力。

⑤但是結(jié)合到實驗中，需要計算實際材料面積和體積。以本實驗擴展進行理想化計算，1m2的單層材料經(jīng)去小數(shù)，約能加入的有效L=（100mm/（3+0.5）mm）*1m=28m，根據(jù)決定式Z=BI=F/L可知，本實驗?zāi)墚a(chǎn)生的力非常低效。注：本實驗以及圖解只是幫助理解，是未能實現(xiàn)的。而要增大效率，還可以增大磁場的強度來實現(xiàn)。

但是這里有一組數(shù)學(xué)例子：

代入數(shù)據(jù)進行舉例：假設(shè)m=2kg，g=10m/s2，L=1m，M=1kg，a=1m/s2

則F=33N，Z=BI=33N/m，令B=1T，則I=33A。

⑥由于個人原因，本實驗或?qū)和＃俏腋鶕?jù)實際情況設(shè)計了一組可行性較高的實驗，考慮在比較低成本的情況下驗證自懸浮的可行性，只要驗證電束能夠帶動整個混合材料系統(tǒng)運動即可，這時我們可以利用斜面臨界法來驗證。

斜面的構(gòu)造：絕緣可控制夾角的光滑斜面在絕緣水平面進行搭建，使用兩塊大的強磁材料（最好是密度小，磁性強的），將一排導(dǎo)線（越細越好）夾在中間，設(shè)計好導(dǎo)線的受力方向沿斜面向下，固定好后架在斜面上，調(diào)整斜面角度，使系統(tǒng)處在臨界狀態(tài)（或接近臨界狀態(tài)），通入大電流，這時系統(tǒng)就會沿斜面向下滑動。

2 該模型的商業(yè)價值：需要實踐，風(fēng)險較大

該模型能夠提供的學(xué)術(shù)參考價值：為量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)相互結(jié)合并運用到實際提供一條新的思路：束偏向力自由度很高而潛力巨大。為磁材料的研發(fā)和應(yīng)用提供新的思路。

3 本實驗面臨的問題

①磁材料表磁強度及重量。

②混合磁材料中電束的有效長度，即絕緣導(dǎo)線的長度。

③電源技術(shù)。

本模型僅提供參考，在實際生產(chǎn)中需要更細致的規(guī)劃。注：該模型屬于初級模型，其能量效率低下。