能源的存亡

沈建平

上海闸北发电厂运检部 上海 200438

一、磁现象的基本知识

1.磁感应强度：

通电导体在磁场中受到磁场力的作用，1米长的导线，通以1安培的电流，如果受到的磁场作用力为1牛顿，那么该处的磁感应强度定为1特斯拉。

一般永磁铁附近的磁感应强度约为0.4-0.7特斯拉，在电机和变压器的铁心中，磁感应强度可达0.8-1.4特斯拉，通过超导材料的强电流所产生磁场的磁感应可达1000特斯拉，而地面附近地磁场的磁感应强度B大约只有0.5×10-4特斯拉。

2.磁通量：

在匀强磁场中的磁力线，是一组疏密均匀方向一致的平行线，垂直穿过磁场中的某一面积的磁力线的多少叫做穿过这个面积的磁通量，用Φ表示。Φ = B·S

B的单位为特斯拉，S的单位为米2，这时Φ的单位叫韦伯，代号：Wb。

1韦伯 = 1特斯拉 * 1 米2

磁场是由电流(电荷运动)产生的，对于“无限长”载流直导线周围产生的磁场，其磁感应强度：

μ0：真空中的磁导率，μ0= 4π* 10-7特斯拉·米/安培

= 4π* 10-7亨利/米

二、铁磁质

1.软磁材料。铁磁性材料在工程技术上应用很广，不同的磁性材料导磁性能各不相同，一种磁性材料是否适用于某种用途，工程上常常是依据它的磁滞回线来决定。根据磁滞回线的不同,可以将铁磁性材料区分为软磁材料和硬磁材料。

软磁材料的特点：磁导率大，矫顽力小( Hc〈 102安/米),磁滞损耗低，它的磁滞回线成细长条形状。这种材料容易磁化，也容易退磁，适用于交变磁场,可用来制造变压器、继电器、电磁铁、电机以及各种高频电磁元件铁芯。

2.硬磁材料。硬磁材料的特点是：:矫顽力大(Hc>102安培/米)，剩磁Br也大。这种材抖的磁滞回线所包围的面积肥大，磁滞特性显著，因此，硬磁材料充磁后，仍能保留很强的剩磁，并且这种剩磁不易消除，这种硬磁材料适合于制成永久磁铁。例如，磁电式电表、永磁扬声器、耳机、小型直流电机以及雷达中的磁控管等用的永久磁铁，都是由硬磁材料做成的。

三、磁引力与磁引力能

设面积为Am的一块磁体，与面积为A的一块衔铁距离为Lg，若衔铁与磁体之间的磁通密度和磁场分别为Bg与Hg，则气隙内的能量密度为BgHg/2，磁体对衔铁有一吸引力F，如果外力使衔铁与磁体的距离增加d Lg，则这个外力必须反抗吸引力F而作功dW=F* Lg，其结果是使气隙能量增加dE，衔铁距离增加d Lg后，相应的气隙体积增加为A g*d Lg，所以气隙能量增加为

这个能量增加与外力反抗吸引力F所作的功dW相等，

上式说明，吸引力与气隙的面积A g、气隙的磁场Hg、磁通密度Bg成正比，与衔铁宽度b无关(图6-1)，增加Hg需采用矫顽力高的材料。

图6-1

磁力公式的分析：

永磁体原来的气隙能量就是等于永磁体本体的能量，

如果衔铁与永磁体相距很远，则上述二式相等。在永磁体能够作用到的距离中，若衔铁与永磁体的距离发生了变化，则两者之间气隙磁能的增加量就是外力必须反抗磁引力所作的功，气隙磁能的减少量就是磁引力可对外作的功，而同时气隙磁能的增加量或减少量亦就是衔铁磁能的减少量或增加量，即气隙磁能与衔铁磁能是一个能量守恒关系。衔铁为了存储气隙磁能的减少量，就必须有一定的体积V，因为

如果，衔铁的特性与体积能够全部接受永磁体对其的磁化能，上述推导的磁力公式就能成立，因为要有一定的体积，所以衔铁要有一定的厚度。如果一定的体积量已能够全部接受永磁体对其的磁化能，再增加体积就没有意义了。

永磁体磁化衔铁的状况是这样的情况：如图(6-2)所示

图6-2

在一定的距离中，永磁体的磁力线一部分自已闭合循环，一部分感应衔铁，被感应出来的衔铁另一端的磁力线回到永磁体的另一端，符合磁力线永不相交但又是闭合的规律。

衔铁在磁场中受到磁化后，其前后界面的磁通量是相同的。永磁体对衔铁进行磁化，若衔铁前界面受到了N极的磁化，则衔铁的前界面被磁化成S极，有X根磁力线，则衔铁的后界面一定会产生相同数量的磁力线为N极，即前后界面的磁通总量是相等的，若前后界面的面积相等，则磁场密度也相等，这亦是铁磁性材料被磁化的基本规律。

相对于某一固定永磁体，若要分衔铁前后界面的气隙能量的话，衔铁前界面气隙能量的减少量亦就量衔铁后界面的气隙能量的增加量，衔铁在磁场中的任一位置，衔铁前后界面的气隙能量的和就是等到于某一固定永磁体本身所具有的磁力能。

在实际过程中，永磁体与衔铁的力的关系是不会如公式所述的那样简单，它与很多因素有关，所以对一具体的永磁体与衔铁的力与距离的关系是通过试验作出来的，如图6-3所示：

如图6-3所示

阴影部分才是真正的磁场力可作的功。它当然比永磁体本身所具备的磁能小。

四、动态磁路的设计

磁场发生变化的磁路称为动态磁路,气隙磁场的变化可以是由于气隙尺寸距离的变化引起的,也可以是由于其他干扰磁场引起的,或者是这两个因素同时引起的。

1.动态磁路一：

(图7-1)

边界条件：

1)M：已磁化的永磁体，磁极在左右两端。

2)A、B…N：软磁性材料，左右间尽寸宽度为b(图未标) 。

3)A、B…N、M：均为刚性材质。

4)滑轨：与磁性不会产生作用力的材料，水平按装。当磁性材料在滑轨上滑动时无摩擦力产生。

5)对于某一固定永磁体，对有限个软磁体A-N与其逐个串联接触，永磁体M总磁通量不发生变化，则对应的磁引力能亦不发生变化。

永磁体M左右两侧装有固定装置，即M不能向左右侧运动，当A左端与M 右端相距L距离时，相互之间没有产生作用力，当A沿着滑轨向左滑动到与M 相距为L1距离时，M 与A之间开始产生磁引力Fa，此时M 对A有一磁引力能Wa，永磁体M 的磁通量分为两部分，一部分通过软磁体A，称为有用磁通量Φu，另一部分不经过A，而是永磁体M 本身走回路，称为漏去磁通量ΦL。在引力场的作用下，A将沿着滑轨向M 移动，在滑动过程中，磁引力Fa反抗外力而作功，A可通过某一装置将磁引力所作的功对外输出。随着磁引力反抗外力作功，A越来越靠近M，则磁引力亦在增加，经过A的有用磁通量亦增加。当A与M 完全吸在一起后，气隙能量为零，M 的磁通量全部经过A。在理想转化过程中，永磁体M 磁能所作的功Wa 完全对外输出。

在A向M滑动过程中，其有用磁通量的逐步增加就意味着M与A之间的气隙能量在逐步减少，最终为零。

当A与M 完全吸在一起后，因为磁阻Rm与磁导率μ是反比关系，磁导率越大，则磁阻越小，磁通量亦越大。而A的导磁率μ>>空间导磁率μ0，所以，可认为M 右端的磁力线完全经过A的右端向外发出。当B沿滑轨向左滑至距M 为L2时(图未标出)，则B就开始进入一个引力场。即M 对B也产生了一个磁引力能Wb，与A不同的是M 的磁力线是经过A而对B起了作用。在引力场的作用下，B将沿着滑轨向M 移动，在滑动过程中，B可通过某一装置将磁引力所作的功对外输出。在理想状态下，Wa=Wb。此时图示系统对外输出的能量为W=Wa+Wb=2Wa，依此类推，上述过程进行了n次后，则对外输出能量为W=n*Wa，其状态由(图7-1)到了(图7-2)。

(图7-2)

现将力作用于A，使A向右滑动，在滑动过程中，A右端的软磁性材料被带着一起滑动，而A-N整体必须克服M 对其产生的磁引力能Wa，而这个Wa必须由外系统输入。在滑动过程中，永磁体M 的磁通量亦分为两部分，一部分通过软磁体A-N，称为有用磁通量Φu，另一部分不经过A-N，而是永磁体M 本身走回路，称为漏去磁通量ΦL。在外力场的作用下，A-N将沿着滑轨向右滑动，在滑动过程中，外力要反抗磁引力而作功，随着A-N的右移，则磁引力亦在减少，经过A-N的有用磁通量亦减少。当A与M 相距L1时，磁引力也就消失。若A由L1距离继续右移至L距离，这个过程则无需能量交换，整个过程又回到图7-1状态。

在A向右滑动过程中，其有用磁通量的逐步减少就意味着M与A-N之间的气隙能量在逐步增加，最终为M本身具有的磁能Wa。

上述过程进行了一个循环后，图示系统对外输出能量n*Wa，外系统对图示系统输入能量Wa，则有能量差：(n-1)*Wa，这个(n-1)*Wa的能量是图示系统对外系统输出的能量，而图示系统对外输出了(n-1)*Wa的能量后图示系统本身的能量(磁引力能量)并没有减少，即外系统无偿地得到了能量(n-1)*Wa。这里的关键是：A,B…N体相对于M 而言分别均有一个磁引力的势能Wa，通过一定的装置将其能量分别输出，总和为n*Wa,而这些物体整体克服M 的磁引力势能时,所需输入能量为Wa。如果上述循环连续进行，则就可连续得到能量(n-1)*Wa，即这个图示系统就可以源源不断的输出能量，而其本身又没有消耗新的能量，那就可以说：这个图示系统是一个“永动机”的动力源。当然，在实际滑动过程中以及通过一定的装置将能量转化过程中，这个图示系统中的能量总是有一定的损耗的，但上述原理总是存在的(上述过程各种能量转换的具体形式是可以不同的)，只要尽量减少各种损耗，对各个能量传递、转换方面进行完善，那么图示系统的输出能量(n-1)*Wa减去损耗能量Ws后的部分就可以被人们来利用了。

备注：

根据磁路定律

Rm=b/(μS)

对于某一固定永磁体，磁通势εm不变，对于有限个软磁体A-N与其逐个串联接触，其磁阻Rm将要逐渐增加，所以永磁体M 总磁通量逐渐减少，其对应的磁引力能亦逐渐减少，如果软磁体宽度b尽量短(磁引力与宽度b无关)，截面积为S足够大，磁通率μ足够大(工业纯铁其相对磁导率μr =5000，超坡莫合金μr = 66000)，对有限个软磁体A-N与其逐个串联接触，磁引力能亦将逐渐缓慢地减少。即在图7-1到图7-2中，随着软磁体逐个与永磁体M 串联接触，其磁引力能输出亦将逐渐缓慢地减少，其总的磁引力能输出比上述的理想状态(n-1)*Wa要小。不论如何，上述总的工作趋势是不变的。

2.动态磁路二：

边界条件与动态磁路一相同。起始状态从图7-2开始

现将力作用于N，使N向右滑动，在滑动过程中，必须克服磁引力FN，当右移到足够远FN=0时，外界使其右移所输入的功为WN，N在右移过程中，受到的磁引力根源在于永磁体M，而磁力线是通过软磁体N-1右端发出对N产生了磁引力FN，原因与前述相同，在理想状态，M的磁引力能所作的功W与输入的功WN相同，W = WN。

再将软磁体N-1右移，右移到足够远时FN-1=0，外界使其右移所输入的功为WN-1，在理想状态，WN-1= WN= W 。依次类推，将软磁体逐个右移，每次所作的功与磁引力能所作的功W相等。当A亦右移至磁引力FA=0时，则外界输入的总功为W=n*Wa，其状态由(图7-2)到了(图7-1)。

现将软磁体A-N作为一个整体左移，当移至L1时，M 与A-N之间开始产生磁引力Fa，此时M 对A-N有一引力能Wa，在引力场的作用下，A-N将沿着滑轨向M 移动，在滑动过程中，吸引力F反抗外力而作功，A-N可通过某一装置将磁引力所作的功对外输出。随着磁引力反抗外力作功，A-N越来越靠近M，则磁引力亦在增加，经过A-N的有用磁通量亦增加。当A-N与M 完全吸在一起后，气隙能量为零，M 的磁通量全部经过A-N。在理想转化过程中，永磁体M 磁能所作的功Wa 完全对外输出。其状态由(图7-1)回到了(图7-2)。

上述过程进行了一个循环后，图示系统对外输出能量Wa，外系统对图示系统输入能量n*Wa，则有能量差：(n-1)*Wa，这个(n-1)*Wa的能量是外系统对图示系统输入的能量，而外系统对图示系统输入了(n-1)*Wa的能量后，图示系统本身的能量(磁引力能量)并没有增加，图示系统与外系统亦没有其它形式的能量或热量产生，即图示系统无偿地得到了能量(n-1)*Wa，并且将其消失于无形之中，如果上述循环连续进行，则就可连续将能量(n-1)*Wa消失于无形之中，那么，这个图示系统就变成了“永动机”的对立面，暂且叫做“不动机”。

备注

根据动态磁路一中的备注，从图二到图一的过程中，需克服的磁引力能将逐渐增大，最大为Wa，而A-N作为一个整体左移时，磁引力能的输出最大，因此，总的将能量消失于无形之中的数量比理想状态(n-1)*Wa来的小。

六、总结

若动态磁路一、动态磁路二成立的话，那么就会有这样的结论：引力产生了运动，运动产生了“永动机”，运动亦产生了“不动机”。

从更大的范围而言，就可以这样的结论：引力会产生运动，运动会产生“永动机”，运动亦会产生“不动机”。

现在的观点认为：能够自行产生能量的永动机是不存在的，能量是只能从一种形式转换到另一种形式。那么，动态磁路一、动态磁路二也许就打破了这种观点。

我非常清楚稿件所述的目标与当今科学共识之间的矛盾,但是稿件所述的动态磁路一、动态磁路二中的各个过程并没有违反当今的科学规律，也许上述图示系统所产出或消失的能量只能在实验室中被证明，要应用于人类的各项活动中还有很长的路，但这是人类对能量认识的进步，是探索能量从无到有和从有到无的开始。通过人类积极探索能量的特点，使人类在将来的活动中能更好地与自然互相协调，共同发展。