第六节 从磁性材料中获取能量
本帖最后由 Derena 于 2018-7-23 20:17 编辑
第三章 场与能量
第六节 从磁性材料中获取能量
磁性材料中蕴含了大规模的磁场能量，这些体现在宏观物体上的微观能量源于磁性材料内部“泛轨道电子”的超导电流所产生的磁场。这样看来，天然磁场实质上是一种处于封闭状态的核能。由于磁性材料内部集结了大量的磁介质，以至于当这些磁性材料遇到外部磁场时，便会产生强烈的相互作用，这也是磁性材料与非磁性材料的根本差别。
根据磁性材料内部磁场的宏观分布特性，可以将磁性材料分为两种：内敛磁体与永磁体。通常状态下，内敛磁体的磁场局限于原子物质内部，因此内敛磁体之间不会发生磁相互作用；而永磁体的磁场则延伸到磁体的外部，因而永磁体与永磁体之间，或永磁体与内敛磁体之间都会产生磁相互作用。
磁介质能够与电子产生强相互作用，事实上绝大多数的磁场都是由电子引起的。而电子总是在原子物质的强约束状态之下，是一种非常便利的，易于控制的能量交换媒介。我们可以方便的利用电子的这种特性，高效率的将电力转换为磁力，或反之，将磁力转换为电力，这是引力场所不具备的有利条件。
对于天然磁场作为能量来源，目前存在着一些认识上的误区。其一，永动机。由于天然磁场实质上是一种核能，因而当磁能被导出，天然磁场的强度就会减弱，这体现在磁性材料内部轨道电子能级的衰退。可以理解，这种衰退是非常缓慢的（单位时间内导出的能量只占磁体内部核能的极少部分）。也很容易理解，这种衰退是不可逆转的，永久性的。这意味着，没有所谓的磁力永动机。其二，引入能量正反馈之后会导致能量失控。众所周知，磁体的磁场强度是有上限的，这个上限就是当磁体达到饱和状态时的磁场强度。当磁体达到饱和状态时，磁体能够导出的功率也就到顶了。实际上，磁体能够导出的最大功率，与磁体的大小，工作频率成正比例关系。磁体能够导出的最大功率，也是与当前普遍应用的，相同规格的交流发电机，电磁式电动机，电力变压器，开关电源的额定功率是同一个级别的。磁体的磁饱和特性，决定了不可能会有能量失控的可能性。
大家都知道，发动机运转的动力来自燃料，例如汽油。发动机在未成功点火启动之前是不会自己转的，而早期的发动机则靠用手转动来启动，并非用点火的方式。现在我们要做的，就是设计一个这样的“发动机”，使其能够在“点火”启动之后，在磁体内部磁动力的驱动下持续运转并输出能量。
电磁谐振通常有两种：并联谐振（电流）和串联谐振（电压）。实际上还存在第三种鲜为人知的电磁谐振现象：功率谐振，即谐振功率是输入电功率的Q倍，但是这些增加的电功率只能在系统内部与磁能之间交换，无法转换为系统外部能量。增加的谐振功率是得到实验确认的，电磁功率谐振的Q值与输入功率为反比例关系。现在的问题是，这里面的机制是怎样的？
电磁功率谐振的实现方法或许未必能够使天然磁能成为可利用的能源，可是，这已经从一个侧面印证了是存在这种可能性的。电磁功率谐振的发现，为获取天然磁能的研究带来了一线希望之光。
一般的变压器，输出功率与输入功率之间是线性的关系。但从电磁功率谐振中导出的功率，与输入功率却不是线性的关系。第二个问题：输出能量增加时，输入能量何以会成倍增加？是必须的吗？
实际情况是，输出空载时输入功率500毫瓦，但当输出功率增加到3000毫瓦时，输入功率会增加到7000毫瓦，而谐振功率则增加到15000毫瓦，所有数据均为约数。
在1000毫瓦（直流）输出时，COP已经提升到0.97，Q值5倍（注意这里指的是电功率的Q值）。这效率同当今大多数的开关电源都有的比了，但是1.00依然是一道无法逾越的墙。第三个问题：既然可以做到COP值1，Q值5，那是不是可以反过来，实现Q值1，COP值5？否则，能量守恒定律岂不是要改写？
何以从微观的天然磁场中获取能量如此困难？这是因为磁场与宏观的原子物体之间的直接相互作用是非常微弱的。我们知道，磁力只作用于两个磁场之间，这样，磁力也就只能作为一种工具来利用。如同在外太空之中，即使拥有强大的核电的能量，也无法将宇宙飞船加速，除非能够找到一个飞船之外的借力点。
(待续……)
第三章 场与能量
第六节 从磁性材料中获取能量
磁性材料中蕴含了大规模的磁场能量，这些体现在宏观物体上的微观能量源于磁性材料内部“泛轨道电子”的超导电流所产生的磁场。这样看来，天然磁场实质上是一种处于封闭状态的核能。由于磁性材料内部集结了大量的磁介质，以至于当这些磁性材料遇到外部磁场时，便会产生强烈的相互作用，这也是磁性材料与非磁性材料的根本差别。
根据磁性材料内部磁场的宏观分布特性，可以将磁性材料分为两种：内敛磁体与永磁体。通常状态下，内敛磁体的磁场局限于原子物质内部，因此内敛磁体之间不会发生磁相互作用；而永磁体的磁场则延伸到磁体的外部，因而永磁体与永磁体之间，或永磁体与内敛磁体之间都会产生磁相互作用。
磁介质能够与电子产生强相互作用，事实上绝大多数的磁场都是由电子引起的。而电子总是在原子物质的强约束状态之下，是一种非常便利的，易于控制的能量交换媒介。我们可以方便的利用电子的这种特性，高效率的将电力转换为磁力，或反之，将磁力转换为电力，这是引力场所不具备的有利条件。
对于天然磁场作为能量来源，目前存在着一些认识上的误区。其一，永动机。由于天然磁场实质上是一种核能，因而当磁能被导出，天然磁场的强度就会减弱，这体现在磁性材料内部轨道电子能级的衰退。可以理解，这种衰退是非常缓慢的（单位时间内导出的能量只占磁体内部核能的极少部分）。也很容易理解，这种衰退是不可逆转的，永久性的。这意味着，没有所谓的磁力永动机。其二，引入能量正反馈之后会导致能量失控。众所周知，磁体的磁场强度是有上限的，这个上限就是当磁体达到饱和状态时的磁场强度。当磁体达到饱和状态时，磁体能够导出的功率也就到顶了。实际上，磁体能够导出的最大功率，与磁体的大小，工作频率成正比例关系。磁体能够导出的最大功率，也是与当前普遍应用的，相同规格的交流发电机，电磁式电动机，电力变压器，开关电源的额定功率是同一个级别的。磁体的磁饱和特性，决定了不可能会有能量失控的可能性。
大家都知道，发动机运转的动力来自燃料，例如汽油。发动机在未成功点火启动之前是不会自己转的，而早期的发动机则靠用手转动来启动，并非用点火的方式。现在我们要做的，就是设计一个这样的“发动机”，使其能够在“点火”启动之后，在磁体内部磁动力的驱动下持续运转并输出能量。
电磁谐振通常有两种：并联谐振（电流）和串联谐振（电压）。实际上还存在第三种鲜为人知的电磁谐振现象：功率谐振，即谐振功率是输入电功率的Q倍，但是这些增加的电功率只能在系统内部与磁能之间交换，无法转换为系统外部能量。增加的谐振功率是得到实验确认的，电磁功率谐振的Q值与输入功率为反比例关系。现在的问题是，这里面的机制是怎样的？
电磁功率谐振的实现方法或许未必能够使天然磁能成为可利用的能源，可是，这已经从一个侧面印证了是存在这种可能性的。电磁功率谐振的发现，为获取天然磁能的研究带来了一线希望之光。
一般的变压器，输出功率与输入功率之间是线性的关系。但从电磁功率谐振中导出的功率，与输入功率却不是线性的关系。第二个问题：输出能量增加时，输入能量何以会成倍增加？是必须的吗？
实际情况是，输出空载时输入功率500毫瓦，但当输出功率增加到3000毫瓦时，输入功率会增加到7000毫瓦，而谐振功率则增加到15000毫瓦，所有数据均为约数。
在1000毫瓦（直流）输出时，COP已经提升到0.97，Q值5倍（注意这里指的是电功率的Q值）。这效率同当今大多数的开关电源都有的比了，但是1.00依然是一道无法逾越的墙。第三个问题：既然可以做到COP值1，Q值5，那是不是可以反过来，实现Q值1，COP值5？否则，能量守恒定律岂不是要改写？
何以从微观的天然磁场中获取能量如此困难？这是因为磁场与宏观的原子物体之间的直接相互作用是非常微弱的。我们知道，磁力只作用于两个磁场之间，这样，磁力也就只能作为一种工具来利用。如同在外太空之中，即使拥有强大的核电的能量，也无法将宇宙飞船加速，除非能够找到一个飞船之外的借力点。
(待续……)
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