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上一主题:谈屠呦呦得诺贝尔奖 下一主题:答司马厚成先生来信
磁场能密度属于磁场场状态的函数,只取决于其状态参量(H,M)与抵达该状态的具体历程无关
[楼主] 作者:541218  发表时间:2015/11/29 17:56
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上一主题:谈屠呦呦得诺贝尔奖 下一主题:答司马厚成先生来信
[楼主]  [2楼]  作者:541218  发表时间: 2015/11/29 19:55 

应用例 
 
 
意想不到的便利与启示……但很难面对种种诘难。鄙人无奈,挖空心思 冥思苦想 企图寻找有力的思路来振威。

故而,笔者试图用这里将要展示的分析数学中的“全微分与定积分法” 。即先对传导电流所激发的磁场与永磁体中分子电流所激发的磁场形成的叠加磁场的总能量密度【Wm=0.5μ(H+M)^2】进行一次全微分:

dWm=0.5μd(H+M)^2=μ(H+M)(dH+dM)=μHdH+μMdH+μHdM+μMdM

现在分析上式右边各项的微分式所蕴含的的物理意义,其中微分式μHdM可改写成LIε即dWe,其中L表示电感量,I表示励磁电流强度,ε(=μdM=dBf)表示反电动势;Bf表示附加磁感强度,We表示励磁电流所消耗的电功率,这里揭示出磁场能的交叉项μHdM由电能转化而来;下面 μMdH这一项也属于磁场能的交叉项 但这与励磁电流强度的大小无关即使此时励磁电流的强度等于零,但此时的电流变化率并不一定也必须等于零,所以这一项取决于励磁电流的变化率与磁化强度,故而这一项绝对不是将磁场能的交叉项与电流克服反电动势所做的功率,因为电流所做的功率与电流强度成正比,如果此时虽然励磁电流具有很大的变化率,但其电流强度的绝对值却等于零,那么此时的电流克服反电动势所做电功等于零,而此时的磁场能交叉项的变化率绝对值却不等于零,如果说 磁场能的变化率总是来自于电源功率,那么这就违背了能量转化功率绝对值必须相等的规律,所以,这里的数学物理分析结果 是 坚决排除μMdH这个交叉项 与电源功率相关联,即揭示了磁场能的交叉项并不是全部来自于电源做功,能量守恒定律告诉我们 这个 μMdH这个交叉项必然对应着某种能量的变化率,实践表明在磁化过程 磁场能除了与电能参与 还有热能参与,至于还有诸如 体积功(磁致伸缩)电磁辐射等其他形式的能量参与其中,已经微不足道完全可以忽略,只有热量不可忽略,所以 这个μMdH这个交叉项对应着磁化过程的热效应最为合乎逻辑,因为这个μMdH这个交叉项所占的份额很突出并不容忽视,故而做出推断应该有关联式 μMdH=ηdQ。有了这个关联式就可以将磁化过程的“热效应”与过程的磁场能的“交叉项”关联起来了;

 若对偏微分【μMdH】进行一次定积分。该定积分的 上、下限 分别为积分路线的终点坐标值,沿着磁滞回线作逆时针方向循环积分一周:∮μMdH=ηQ。

 而μHdM=We=μMdH=ηQ

从而导出这个比例系数就是热工当量 η 

这个积分结果告诉人们 磁滞回线过程的热效应精确等于该过程电流所消耗的电能。 

 
永磁体激发的磁场叠加载流螺线管所激发的磁场所得总的磁场能密度 计算公式 先全微分再展开成多项式 且进行逐项分析其物理意义
且结合磁滞回线所包围面积正比于磁滞损耗(热效应),且沿着磁滞回线进行循环积分一周 立即得到 磁滞回线所包围面积恰好等于电源应克服反电动势所消耗的电功率,也等于热效应,所以得知 磁滞回线所包围面积与热效应的比值就是“热功当量”η。

∮μHdM=We 
μMdH=ηQ
在B-H平面上, 发现 μHdM与μMdH的几何意义即等于同一个磁滞回线所包围的面积,即有:μHdM=μMdH,进一步得知 We =ηQ;这一数学结果 也符合物理意义,即磁滞损耗的热量全部来源于电源克服反电动势所消耗的电能 符合能量守恒定律。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
浙江 金华市的王晓斌电器工程师与我豪赌八千大洋说,μHdM=We 
                                                                                     ∮μMdH=ηQ
这个关联式 正好写反了。
应该是:                                                       μHdM=ηQ
                                                                     ∮μMdH=We 
我之所以 敢 坚称应该是这个关联式:           μMdH=ηdQ
因为 电源必须借助电流来克服反电动势才能做电功,就好比只有借助位移才能在力的作用下做机械功,(反)电动势ε好比阻力f,还必须拥有位移s,而在 μMdH这项微分式中 只有反电动势μdH,却不含有传导电流 I ,当然式中的因子M也可以表示成 I 的函数,即 M=y(I),但,当在传导电流等于零时 其电流的变化率也并不一定也必然等于零,因此 而且此时的铁磁质的磁化强度M也不一定必然等于零,所以 μMdH这个微分式就不一定等于零,即当电源瞬时功率等于零时,磁场能变化率却并不一定也必然等于零,这就违背了能量转化守恒规律,所以 磁场能交叉项的变化率并不全是来自于 励磁 电流源,依据能量来去必须守恒的规律 必然还存在着第三种形式的能量的参与,实践表明 在含有铁芯的载流螺线管的励磁电流变化过程伴有热效应即磁滞损耗,即伴有“”这种形式的能量参与其中,所以 推断必有且只能还有关联式: μMdH=ηdQ。这个关联式的获取并不是靠想当然获得的;而是通过理论分析结合物理事实综合分析判断排除等推理过程得到的结论。
从这个关联式 可以看出 当过程反向时, μMdH=ηdQ 其热效应必然也改变符号,即当磁化工作点沿着磁滞回线顺时针循环移动时,必然为吸热过程即出现磁致冷效应。
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对于矩磁材料达到磁饱和状态时 若磁化工作点逆向移动所导致的吸热效应 当然也创造了熵减奇迹。 此乃本话题的又一耀眼的闪烁点。
[楼主]  [3楼]  作者:541218  发表时间: 2015/11/29 20:17 

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[楼主]  [4楼]  作者:541218  发表时间: 2015/11/29 20:29 

 依据上述结果 得知:

所有磁场都是(等效)电荷运动的效应。我依据 永磁性分子电流理论 结合 电荷以任何形式的运动【含(固定局域的)分子电流(荷电粒子自旋,)或(离域的)传导电流(荷电粒子迁徙潮流)】所激发的磁场都具有完全一致的电磁学本质。 
其磁场能密度都是:Wm=BB/(2μ。),其中【μ。】表示真空磁导率,而【B】则表示磁感应强度。 
只要有了这个基本认识,以后的一切电磁学问题都会迎刃而解。

[楼主]  [5楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/01 23:58 

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 [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/04 09:24 

热能的产生也产生反电势。一个理想变压器,次级接一个纯电阻,表现在初级也是纯电阻。一个1欧姆的负载电阻,如果通过的电流是10安培,表现在初级也是10安培、10伏特。负载释放热能产生的反电势作用在初级和负载上的压降一样。
 [7楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/04 09:33 

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 [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/04 09:40 

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[楼主]  [9楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/04 11:21 

对【6楼】说:

王普霖,这有区别,反电动势相当于给电源内部增加电阻,即内阻增大,电源输出端电压下降,而你所说的 外电路中串联电阻所产生的压降,并不影响电源的输出端的电压。

将负载线圈与原级(初级)线圈共用一个磁路(共用铁芯)与不共用磁路(铁芯)的情况就不一样,只有共磁路的初级线圈与次级线圈之间才会产生反电动势。

克服反电动势所消耗的电能不可能转化为热能。

你必须胡搅蛮缠,

铁磁材料所产生的附加磁通量所导致的反电动势被电源克服而消耗的电能只能转化为磁场能。电源克服电感类 电容类负载所消耗的电能转化为非热能,克服欧姆电阻类负载 则转化为热能。你不要眉毛胡子一把抓。 

 [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/04 12:10 

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[楼主]  [11楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/04 20:27 

对【10楼】说:

次级线圈将电阻压降以反电动势的形式反馈到初级线圈中, 但是初级线圈遇到反电动势并不是直接将初级线圈电路所消耗的电功转化为热能的,而是转化为磁场交叉能,次级线圈再将磁场交叉能转化为克服欧姆电阻上的电流热效应。

总之 反电动势只能将电流能先转化为磁场能。 

 [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/05 09:28 

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 [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/05 09:28 

对【11楼】说: 
理想变压器其实是不考虑磁场能量的。反电势只是做功过程中产生的一种表象。电源对任何电路做功,都是电源作用到电路上的电压和输出的电流的乘积,并不是输出电流和反电势的乘积。习惯上用电流克服反电势做功只是一种习惯说法。我也在别的帖子中曾经说过,反电动势其实就相当于反作用力,是物体抵抗运动状态改变所做出的姿态。它并不是对物体做功所需要的作用力。你推一个小车,小车给你一个反作用力,但是反作用力丝毫不能阻碍你推动小车。反作用力从来不参与对小车的做功。你对小车所做之功全部来自作用力和力的位移。所以说作用力抵抗反作用力对物体做功其实并不正确。作用力抵抗的应该是惯性。螺线管中电流建立需要过程也是电源电动势克服电子在导线中遇到的惯性缘故。

 

理想变压器次级接一个1欧姆电阻,初级接一个10V电动势,在初级就产生了10A电流,这10A电流和10V的乘积就是电源对变压器及次级电阻的全部100W能量供给。但是在次级的电阻上也产生了10V电压和10A电流,电阻上也得到了100W的功率,因此,理想变压器是没有能量损耗的,也就是说无需在铁芯中产生能量变换,铁心的磁场能完全是零。其实我们实际生活中所用到的变压器都是有损耗的,它们是铜损、铁损。一个工作空载和在额定容量之间的变压器,其铁损基本是变化不大的值,但是铜损却和负荷大小有关。这就说明初、次级间传导的能量不需要转换成磁场,磁场只是一个状态物而已。一个理想铁芯上的两个线圈,一端接电源,一端接负载,还以那个电阻为例,初级电流方向总是和次级电流相反的,初级电源输入+10A,次级同名端给出电流-10A,因此两相反电流在铁芯上产生的磁场交叉能是零。理想变压器只要求铁芯有无限高的磁导率、为零的铜损、铁损,并不要求它们进行能量变换。

 


足够优质的铁芯在于提供一个理想的楞次定律环境。当初级的电动势变化引起初级线圈电流变化时,楞次定律为了阻止铁芯磁场变化,就产生一个反电势,这反电势在次级产生一个相同的电流变化,使铁芯中能量尽量不变。

 

油冷湿式变压器主要就是对绕组进行降温而不是对铁芯进行降温,也是这个道理,变压器铁芯不是能量变换者。

 

所以你【11楼】说的能量传递过程并不正确。

[楼主]  [14楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/05 13:44 

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[楼主]  [15楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/05 15:16 

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 [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/05 19:01 

理想变压器输入能量等于输出能量。设输入能量是Ein,输出能量是Eout,变压器铁芯能量是E0,则Ein=Eout,必有E0=0。这就是能量守恒定律。如果有铁损Ei和铜损Ec存在,E0>0、Ec>0,Ein=E0+Ei+Ec+Eout,必有Ein>Eout。

 

在变压器铁芯中建立磁场能E0是需要时间的,而理想变压器次级和初级的能量传递是没有时间延迟的。次级所需能量即刻由电源提供,不管这个负载电阻是1欧姆还是0.1欧姆,电流是10安培还是100安培,电源都可以立刻提供出来这个电流。这就是变压器初级、次级电流时刻相反,在铁心中产生的磁场变化是零。非理想变压器有一个基本激磁电流,但这个激磁电流依然是和初次极能量传输不发生实际影响。E0+Ei+Ec>0的变压器都不是理想变压器。理想变压器传递能量的原理就是楞次定律,非理想变压器传递能量的原理也是楞次定律。变压器在正常工作状态总是利用楞次定律传递能量的,即不管初级电流还是次级电流的产生都是为了抵抗铁芯中的磁场能量变化。

 [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/05 23:13 

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 [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 00:06 

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 [19楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 00:13 

一个变压器的副边如果是开路的,变压器初级电流比如达到最大Im时,变压器铁芯的磁场能才能达到E0m=(1/2)LIm^2,但是,变压器在正常有载的能量传递状态下工作,铁芯能量并不存在这个关系。因为在初级为电流Im的时候,1:1理想变压器次级也输出-Im电流,两电流在铁芯上产生的磁场变化是零。理想变压器完全可工作在铁心无磁场状态下,进行初次级间的能量传递。

同样的初级电流,有没有次级电流对铁芯的工作状态影响是完全不一样的。
 [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 00:13 

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[楼主]  [21楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/06 07:16 

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 [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 18:13 

我在《就我这重重一击……》【296楼】就告诉你:
“‘Wm=Г(H,M)。只取决于终态,与始—终态之间路径无关。’这是对的,这也是我的主张。”。赵凯华说的和历史无关也是对的。

但你【5楼】引入的论据
“如果顺磁质或理想的软磁质在磁化过程除了产生了附加磁场能还生热,其能量全都来自于电能,那么增加的磁场能来自于电流能还可以理解,是因为磁通量的增加产生了反电动势,那么热能的产生也会产生反电动势么?
那么在退磁过程就应该消耗热能,这热能被转移到哪里去了呢,转化为电流能,同时磁场能也在减少 也转化为电流能,因为 吸热与生热必须抵消,因为对于 对于顺磁质或理想的软磁质的磁滞回线所包围的面积等于零,是完全重合的磁化曲线。
如果说 理想的软磁质在磁化过程不生热在退磁过程也不吸热,那么其磁化过程所消耗的电能全部转化为附加的磁场能,那么对于不同磁导率的顺磁质或软磁质其磁化曲线互不重合,所以当其抵达同一磁化状态时所消耗的电流能并不一样,那么意味着 磁场能并不全部来源于电流能。即意味着有热能的参与转化为附加的电场能。”

却是错误的。多么正确的理论,你用不正确的论据去论证它,你的论证也是无效论证。
[楼主]  [23楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/06 21:55 

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 [24楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 21:55 

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 [25楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/06 21:55 

对【20楼】说:
“若不同硬度的铁磁材料的起始磁化曲线若存在着交点选取 起始磁化曲线存在着交点的两种铁磁材料,分别将其插入两个被串联在同一个电路的结构相同的励磁螺线管内,调节励磁电流使得两者的磁化强度M相等时为终态。
此时 这两个带有铁芯的载流螺线管各自建立的磁感应强度相等,其磁场能密度也对应相等,其状态参量,磁化强度M与励磁场H也都分别相等;但是 这两者 在励磁过程各自所消耗的电能并不相等。
这就意味着 磁场能不全来自于电源。”

达到相同的磁感应强度B所耗费的能量并不一定相等,这是显而易见的。有剩磁和和没有剩磁的同样材料放入线圈中在电流达到最大值Hm时,B就相同了,电源所耗费肯定不相等,因为本次充磁省掉了两个能量过程。这些我在前面都有过分析。有剩磁的材料有剩余磁场能,这个磁场能也是来自以前电源对它的磁化,能量依然是来自过去的电源。

你把两个具有不同初始电压的相同容量电容器充电到相同电压,就这一次来说,所需的能量确实不同,但是你若考虑充电历史,就会知道,不同初始电压的电容器在以前的充电时已经从电源获取了不同的能量。
[楼主]  [26楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/07 01:22 

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 [27楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/07 03:26 

你其实是先把自己未经验证的猜测当成真理了,然后你就认为向你提出各种不同意见的行为都是打压真理。你看我像那样的人么?我并不打压真理,你说得对的地方我都是赞同的,不对的地方我就不能赞同。当然我也让你放心,即使你承认自己错误了,我也不要你的八万元,我有钱花。
 [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/07 07:39 

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[楼主]  [29楼]  作者:541218  发表时间: 2015/12/07 12:20 

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 [30楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/07 14:26 

你只要用一个封闭面把螺线管及其磁性材料包围住,证明在电流作用下,从封闭面内流出的热通量为负就证明你正确。不管你用什么磁性材料做成的有心螺线管,长时间通电后,你用温度计测量磁性芯体的温度不升反降了你就胜利。

如果你不知铁芯发热的能量也是通过反电势从电源吸取的,请你解释铁损二字。

我已经告诉你了,螺线管自身导线电阻我们是不考虑的。磁性体发热绝对不是螺线管导线电阻发热传导到磁性体铁芯上去的。我告诉你任何铁芯损耗的能量都是通过原边以反电势反映到原边的,能量也是从原边电源取得的。

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