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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始点坐标值,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“热”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。 ****************************************************** 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。 |
| 曾记否?我在你删除了的帖子中曾经和你说过,电阻的压降也是反电势。当初你可能根本没理解我说的意思。 |
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你爱信不信。充磁、发热、充电性质虽然不同,但都是从电源吸取能量。你把10V交流电源直接接在100瓦灯泡上,电源从灯泡上获得10V反电势,电流、电压同相位,这就是纯电阻。你把它接在理想变压器次级,这个灯泡上的电压还是10V,功耗还是100瓦。1:1理想变压器是四端可逆网络,它可将负载上的10V电压直接反映到输入端,对电源来说,这个变压器就相当于一个灯泡,一模一样。电源对变压器输出10安培电流,克服10V的反电势,对变压器输入的功率是100瓦。错不了!
不管这个吸热的负载来自次级所接的发热元件,还是磁路中的发热损耗,只要是通过初级线圈输入的能量,它都以电压和电流的形式出现在初级回路中。你电工学没基础,不要和我较劲。 就算一个没有副边的铁心电感器,接在交流电源上,铁芯也会持续发热,这热能都是通过初级电流和反电势体现到电源上,并从电源吸取能量的。用一个封闭曲面包围住这个电感器,从这个封闭曲面中发出的热通量是大于零的。 |
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对【11楼】说: |
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对【13楼】说: 要尊重基本原理 要依据基本原理 遵循公认的逻辑法则 从基本原理出发 据理力争 你发表议论的出发点要提供出处。 我只希望你据理力争 不要通篇浮泛之侃 不要杜撰 不要说一些令人莫名其妙的新名词新概念 新原理 新法则 新依据 必须使用大家公认的基本法则 基本原理 你要 紧紧围绕我的主题帖中的基本观点基本结论 追逐每一道微分项的物理意义 我的运算过程 哪一个环节出错 哪一个运算结果的物理意义不,明确 要这样具体的讨论 不要偏离主题太远 离题万里 胡扯淡 通篇都是你自己杜撰 的新名词新法则 新原理 一厢情愿的胡扯淡 侃侃而谈 不着边际 你每一结论 新说法 都必须提供数学物理的证明 |
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你可以去查看变压器设计手册或相关的书籍,变压器铁损基本就是空载铁损,即副边开路时铁芯的热损耗,和负载所消耗的电功率基本无关,而铜损是和变压器所传输的能量有关的。铁损基本是变压器的漏磁通在铁心中引出的铁芯磁化造成的,漏磁通对铁芯的磁化带来磁滞损耗和涡流损耗。漏磁通对变压器来说基本是和结构有关的不变量,因此变压器的铁损也基本是不变量。
变压器铁损=空载铁损×供电时间 变压器铜损=用电量×(2%~3%) 铁损和运行时间有关,铜损和用电量有关。 这些和理论都是相符合的:初次级能量的传递和铁芯能量变化无关。 |
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对【14楼】说:
你【5楼】的观点是 “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。” 这表明是对你主题的原理支持,我【6楼】以后对你【5楼】的诘难,就是对你主题的诘难。 |
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对【22楼】说: 既然你也承认磁场能密度只是一种状态函数,与抵达这种状态的具体途径无关。那么 对于 走不同起始磁化曲线抵达同一个终态的过程,所消耗的电能不同。这充分证明 磁场能不全来自于电能。 |
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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。 |
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对【25楼】说:
你用两种完全不同化学成分的磁性材料沿着不同的磁化曲线到达你假设存在的交叉点,因为B是一样的,消耗的电能也可能不一样。这差别可以体现在不同材料从电源吸收了不同数量的热能、不同的体积能。 但是,你实际上是在想通过少许电源能量获得多许磁场能量,这我是看得出来的。你其实是用你一厢情愿的猜测证明热能会转变成磁场能。你先是认为通过电源不能给磁性体加温,你这样认为的根据就是你的疑问“那么热能的产生也会产生反电动势么?”。我前面这几个帖子都是告诉你,热能也能通过反电势从原边直接吸取电源能量,是对你该疑问的回答。套有任何铁磁材料芯的螺线管都可以看作两个电阻和电感的串联电路。一个电阻是螺线管导体电阻,我们通常在考虑铜损时才考虑它。另一个电阻就是从铁芯中等效出来的电阻,它就是铁损等效电阻。因此磁体在磁化过程中出现的任何发热,都是来源于铁损等效电阻的发热。 没有任何迹象(各种实验报告)表明磁性体芯螺线管在增加励磁电流时磁性体温度会下降。物理是用理论来解释现象的。物理能不能预测出未知现象呢?能!但那都是基于正确的理论推导。比如磁热效应就是朗之万预测出来的,再比如我说一个无漏感、无初次级电阻的理想变压器,在能量从初级耦合到次级的过程中并不需要变压器中有磁场的变化,就是对楞次定律的正确运用。听起来好像是不正确的,没有磁场变化怎么能感应出电流呢?但事实就是如此。一个副边短路的理想变压器,从原边输入多大电流都不能在铁心中建立磁场。因为对电源来说,原边也是短路线。原边、副边两电流大小总相同、方向总相反,它们互相抵消铁芯中磁场的增量。副边如接有电阻,原边看进入也是电阻。副边接任何性质的负载,反映到原边还是什么性质的负载。 我没有虚荣心,其实你的虚荣心才是最大的。我还可以从更细微的地方把充磁放热的机理讲解出来,而你却不能从机理上讲解出“充磁吸热”的机理。因为你站立的观察角度错误,或者说认识的出发点不正确,所以你总是漏洞百出,经不起诘问。你还怪我篡改你的题设,其实我始终是围绕你题设的问题和对题设提供相关支持的理由进行讨论的。你有所长我知道,但你不是处处都有所长也是事实。我这么讲不是实事求是吗? |
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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。 |