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一个证明切向安培力存在的理想实验
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2017/01/12 21:06
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惯性系中,一个圆形表盘,中间O点有一可转动的导体轴,轴上端安装一平行于表盘的、长度为r的直导线段OA,导线段O端固定于轴心O点,导线段A端与半径为r的环形金属导电轨道滑动接触。导体轴和一个电刷接触连接到直流电枢电源的正极,环形金属轨道接在直流电源的负极。电流从电源正极流出,经过电刷、轴,到达导线O端,再流到导线A端,通过环形轨道流回电枢电源负极。这个导线段OA就相当于一个钟表的表针,只是它是能通电的一段表针。我再在表盘外边沿放一个平行于表盘的、半径为R的环形载流线圈(R>r),也固定于盘面上,环形线圈的馈电也由电刷引到直流激磁电源上,电流逆时针流动。所有情况下都不考虑摩擦,也不考虑电源引线电流、轴电流、导轨电流和磁场的作用,也不考虑地磁场、太阳磁场等作用,我专门考察OA这一段导线和载流线圈之间的受力。初始时刻,导线段指向12点位置。装置整体不受外力,可在惯性系空间自由转动。

环形线圈通电后,逆时针电流在环内产生的磁场是N极指向眼睛,环内的磁场方向全都是“点”。这时再把导线段OA通电,此时导线段OA受力向右。这是因为导线段OA的电流加强了11点一侧的场强,削弱了1点方向的场强。导线段OA向右顺时针旋转,可在其上产生反电势。该反电势的产生可以减小导线段OA的电流。导线段OA的反电势吸收电枢电源的能量,开始加速绕O点加速转动。随着转速增加,反电势也不断增加,电枢电流不断减小,直到某一个转速,电枢电流完全回到零,电枢OA不再吸取电源能量,转速也就维持在当前转速下了。这时激磁线圈内的磁场回到未加电枢电源的时左右密度相同的状态。

这个装置是在惯性系中悬浮不受外力的,具有质量的导线段OA顺时针转动,表盘及其固着为一体的线圈必然逆时针转动。这是根据角动量守恒原理得出的判断。

因此,线圈必然受到了来自导线段OA的电枢电流的切向内力F才可以使线圈转动起来,而这个切向力正是电流和磁场之间互相作用的安培力。

在这个例子里,我看到了不对称导线在对称磁场中,表现出的切向安培力。
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[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 21:47 

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[楼主]  [3楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 23:36 

如果你承认这个具有质量的导线段OA能够以电动机的原理转动起来,那么它就具有角动量J,根据角动量守恒原理,这个悬浮的表盘和线圈就具有-J的角动量。导线段OA的电流和线圈的电流是使它们产生旋转所需的内转矩之源。线圈所受转矩M=RF,M不为零,F也不为零。F即安培力切向分力。
[楼主]  [4楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/12 23:40 

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 [5楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/13 13:00 

这不叫理想实验,这叫瞎胡闹,瞎说八道 胡扯淡 妖言惑众 自以为是 痴人说梦话

“理想实验”是一种严密的思辨(推理、分析,计算,研判)过程 ……并不是信口开河的凭空想象无稽之谈的胡扯淡

 [6楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/13 13:00 

这不叫理想实验,这叫瞎胡闹,瞎说八道 胡扯淡 妖言惑众 自以为是 痴人说梦话

“理想实验”是一种严密的思辨(推理、分析,计算,研判)过程 ……并不是信口开河的凭空想象无稽之谈的胡扯淡

 [7楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/13 13:05 

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 [8楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/13 13:07 

科学实验 不是你能驾驭的,因为你的天资不够 你属于弱智儿童
[楼主]  [9楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 13:50 

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[楼主]  [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 13:58 

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 [11楼]  作者:541218  发表时间: 2017/01/13 14:07 

对【10楼】说:
我的球壳经线电流居然得到赵凯华老师的赞赏
[楼主]  [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:10 

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[楼主]  [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:17 

我的这个理想实验,首先表明这个通电导线段OA在线圈产生的磁场中会受力向右,这一点你能否定吗?这就是磁场中的通电导体棒。

比如你说它不受力,你就要给出理由,不要在这里瞎胡闹。你可以一步步分析。
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:20 

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[楼主]  [15楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:32 

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[楼主]  [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:38 

你把你家墙上的挂钟拆下外壳玻璃,用手沿切向推一根表针,你看表针会不会转?切向力作用在表针上,它就会受到力矩,表针一定会转,你说呢?
[楼主]  [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:49 

在线圈内,有激磁线圈产生的中心对称的磁场,一段垂直于磁场的通电导线,它就会受到作用力。为什么它会受到作用力呢?因为作用力方向会产生向该方向的运动,运动会导致导线段产生反电势,会减小导线段的电流,会向减少线圈内磁场势能的方向进行,这也是场势能最小原理所阐述的物体受力本质。
[楼主]  [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:54 

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[楼主]  [19楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 14:56 

激磁线圈所流的电流是逆时针,它在环内产生的磁场是B,方向指向眼睛,长度为r的载流导线段OA上流过的电流是I,导线段OA受力大小就是BIr。如果初始时刻它指在12点位置,它的受力方向就是3点钟的方向。如果你说不对,就要给出说不对的理由。
[楼主]  [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 15:35 

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[楼主]  [21楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 15:39 

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[楼主]  [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 16:20 

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[楼主]  [23楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 16:28 

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[楼主]  [24楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 16:35 

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[楼主]  [25楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 16:43 

我的实验条件中有三个“不考虑”,非导线段OA和线圈之间的电磁力一概不考虑,你看得明白这句话的意思吗?用你那朱脑子好好想想!
[楼主]  [26楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 17:30 

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[楼主]  [27楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 17:55 

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[楼主]  [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 18:09 

我的导线、电刷、导电轴、环形导电滑轨的作用就是给导线段OA提供一个连续的电流,至于这些部分产生的电磁影响我一概不考虑,都当它们不存在。化简到最后,就剩下一个可绕O点转的载流导体段OA和外面的可绕O点转的环形载流线圈。我所讨论的也就是这两个物件组成的系统。
[楼主]  [29楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 18:22 

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[楼主]  [30楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/01/13 19:05 

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