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发电机学说

为了解释地磁场的起源问题,人们先后提出过许多观点,但由于不知道地下电荷是怎样产生的,电荷受到了何种力的作用,电荷是如何运动的,等等,因而很多的观点都自行消失了。

发电机学说

如果有一个观点,将电荷的产生、受力、运动作为一个整体 “黑箱”,这个 “黑箱”无条件满足现实地球磁场的一切需要,人们只需对 “黑箱”作一个假说就可以了,这样就回避了各种其他假说存在的这样那样的不足。

地磁流体的发电机学说就是这样一种假说,它是探索地球磁场起源中一个相对应用较广的学说。

发电机学说最早可追溯到 1919 年,拉莫尔 ( J. Larmor,1919a,b) 为解释地球磁场的起源提出了发电机学说。1945 年,物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理丰富了这一学说,提出当外地核液态物质在最初的微弱磁场中运动时,会像磁流体发电机一样产生电流,电流的磁场又使原来的弱磁场增强。这样外地核物质与磁场相互作用,使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗,磁场增加到一定程度就稳定下来,形成了现在的地磁场。

埃尔萨塞认为地球最初的微弱磁场可能来自核内化学成分不均匀性形成的 “电池”产生的弱电流。

因为磁流体发电机学说能解释较多的地磁现象,也较符合地球内部的结构特点,还可以用来解释许多天体的磁场起源,所以受到了一定重视。

1946 ~ 1947 年,人们抛开了束缚认识提升的带电粒子产生问题,直接承认地球内部存在导电液体,导电液体在流动时能产生稳恒电流,由这种稳恒电流产生地球磁场。从而引导了圆盘发电机学说的形成。

图 2 -8a 是一个圆盘发电机的示意图。拉莫尔为解释地球磁场的起源提出的发电机即属于这种类型。这种模型需要假定存在一个初始磁场 H,并有外力使圆盘转动,通常假定它为常数。在磁场 H 中以角速度 ω 旋转这个圆盘,洛伦兹力将产生一个从圆盘中心向外的电流 I,它可以用一根导线引出,导线带有与圆盘相接触的 “电刷”。导线围绕圆盘轴线按照增强初始磁场的方向缠绕。

1966 年,Rikitake 为这一系统给出了电学部分和力学部分的基本方程。根据方程的计算表明,单圆盘发电机不能引起磁场倒转,除非利用一个符号相反的外加转矩使旋转反向。如图 2 -8b 所示的双圆盘耦合发电机没有遇到这种困难,施加在圆盘上的恒定转矩将产生包括倒转在内的变化很大的磁场。

图 2 -8 圆盘发电机模型

围绕圆盘发电机模型,相继有一些学者做出了一些发展性研究,如 E. C. Bullard,R. Hide 等,但是,由于圆盘发电机本身在初始磁场约定、不知名的外力驱动、洛伦兹力生电、“电刷”的人为设定条件等方面存在本质上的不足,不能使人心悦诚服地接受。

发电机模型所企图回避的本质是地球内部的电荷系列问题,所提倡的是地球内部电流的天然存在问题。该学说令人们无法接受的是,地球上的万物都有随地球转动而运动的特征,唯独这样的发电机的磁轴不随地球的自转运动而变化,或者发电机的圆盘既随自转轴转动,又绕地球磁轴转动。此外,不足之处还有: 该学说不考虑发电机的圆盘随地球自转的转速明显高于绕磁轴转动的转速,切割先期形成磁场的磁力线产生的感应电流将形成新的磁场,与原来磁场方向不一致; 在地核内圆盘、导线和 “电刷”的分布状态与存在方式不清楚; 模型具有强烈的人工臆想拼凑和牵强附会的痕迹,缺乏严密的逻辑支持; 初始磁场是怎么产生的? 大气层中有没有这种发电机? 等等,人们毫不清楚。

高二物理:圆盘发电机的计算题

圆盘发电机没有推广使用是因为圆盘发电机比线圈电机效率低下。

首先线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电,整个线圈一直在做切割磁感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动,这样就浪费了很大一部分的机械能,发电的效率大打折扣。

其次圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀,导致电阻增大,将会产生比线圈更多的热量,浪费机械能。

最后圆盘发电机和线圈发电机在实际运用中,圆盘发电机摩擦比较大,发电机部件磨损比线圈发电机严重,圆盘发电机的机械能损失比线圈发电机大,线圈发电机能够更好的利用机械能,而且其的运动方向很好控制。圆盘发电机则不行。

所以鉴于这些原因圆盘发电机没有得到普及。

你好!

t

=(1/8)(d^2)(alpha)

磁通量是磁场通过这个扇形面积的量;t

=(1/,故而

E=BS/8)(d^2)(alpha)/参看数学上扇形面积计算公式

S=(1/2)(r^2)(alpha)=(1/

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