张操教授这个试验其本意大概是想说明:导线中电磁波的传播速度可以超过光速N倍。先不说这结论是否正确,但我看到张教授的文章引起了北相和西陆论坛里很多人的共鸣。他们都以为找到了相对论的软肋,大家欢欣鼓舞,不亦乐乎。正值新年,可谓是得到了羊年大礼包(昨天看到吴水清博文有此说法)。 这个实验结论正确吗?实验设计合理吗?对此,前面我有过一句评论,大意是说这个实验手法和结论,不应该是教授们的水平。为啥?请看我设计的一个实验,请大家评论。 用一个电感L1和一个电阻R1串联起来构成电路1,又用另一个电感L2和一个电阻R2串联起来构成电路2 。把两个电路再并联接到一个交流电源的输出端。为了观测和讨论方便把两个电路的电阻一端接交流电源的地端,也就是接示波器的地端。用示波器的两个通道去观测两个电路的中间点,即两个串联电路的电阻和电感相接点。通道1观测电路1的中间点,通道2观测电路2的中间点。如果R1和R2相等,L1大于L2,我们可以在示波器上看到通道1的波形比通道2有时间延迟,即图中右边的相移角φ。有关这种时延的原理和矢量图示方法,可以参考赵凯华的《电磁学》一书中,关于交流电路中的元件一节论述。 按张教授的实验说法,那就是绕制电感L1的导线比绕制电感L2的导线更长,电磁波传播要花更多的时间,用这两导线的长度差除延迟时间就是电磁波在导体中传播的速度。 大家都知道,电感量和绕制电感所用的导线长度(准确说是匝数)成正比,还和铁芯导磁率成正比。所以,通过选择导磁率不同的铁芯材料,可以使制作电感L1的导线长度比L2的导线更短,仍然保持L1大于L2。这样的话,能按张教授的方法来计算电磁波在导线中的速度吗?这个因电感量的差异造成的延迟时间能用来研究电磁波在导体中的传播速度吗?这是不是风马牛不相及?取这个实验中的R1和R2是1兆欧,L1、L2为6M和0.4M导线的电感值,这个实验的条件就和张教授的实验条件等效。但理论算出的延时比张教授实验的延时小,使得所谓的电磁波速度更大(这样计算当然是不对)。张教授的实验中导线电感计算值、信号源的输出阻抗和示波器输入阻抗不匹配、示波器采样方式、示波器的交流输入等效阻抗值等因素的影响,使得计算出的延时和实验看到延时相差很大。另外,原实验中示波器的输入方式没选择交流(AC)而是选在直流(DC)这让这里的延时观测精度大大降低。 从张教授的实验数据也看得出这个实验结论的错误。频率2MHz、6M导线延时为500ps,同样频率下换9米导线延时也是500ps 。从无线电天线设计原理看,导线中电磁波传输速度超过光速20倍这样的结论更荒唐。因为这会使波长变长20倍,天线长度也会因此大出近20倍。 |