或许是新型概念的电磁动力系统

韦泉宏

摘 要：（1）根据当今我国稀土行业的发展，以及新型磁材料（钕铁硼等）的开发现状，我构建了一种我在网上没见过的电束（导线）——电磁动力系统概念模型。（2）构建该模型的目的是验证电磁自悬浮动力模式的可行性，并进一步为促进我国电磁行业的发展提供新的思路。同时，由于该模型产生的动力属于封闭系统对外的推动力，自由度高，因此将具有广阔的研究发展前景。

关键词：新型；电磁动力；束偏向力

1 本实验为初级模型实验，属于概念实验

①图解：图中导线有绝缘涂层并且与磁材料固定在一起构成一种混合磁材料。

这里有类似的原理：将导线水平分成上下两个部分，磁场在导线下半部分叠加，在上半部分变疏，即下半部分的磁感应强度总是大于上部分的强度，于是电流就发生了偏向上的力，这就是安培力。

相互验证得到：阻力单一来源于空气阻力时，机翼则是下部分阻力（气流强度）大于上部，故而产生一个向上的托举力。

由此原理易制造出多种类似的托举力，这样的力都可称为束偏向力。

假设：如果磁材料产生的磁场足够强，磁材料质量足够轻，那么由电束和磁场产生的托举力将能够带动电束和磁材料运动，即带动整个系统（混合磁材料）整体往特定方向运动。

定义式：Z=E（广义ρ，v，θ）=F/L，求证式：Z=BI=F/L。（广义ρ是场的偏转系数，在电磁场中，广义ρ=qB。并且标注：广义ρ的量子原理我并未能够证明，本实验是为证明电磁动力自悬浮动力模式的可行性。）

②实验式：设电束系统总长为L，总质量为m，则单位长度电束受到的重力为Z1=mg/L，则电束受到自身的总重力为F1=Z1L，设在电束上方有一理想物体M（静止外壳绝缘无磁性常温），则在重力方向，单位长度电束受到物体的重力为Z2=Mg/L。若电束要带着物体以加速度a（低速下）反重力方向运动，则单位长度电束需再产生动力Z3=（m+M）a/L。合动力来源：电流和系统内磁场的相互作用。实质：F=ZL=Z1L+Z2L+Z3L=BIL，即Z=BI。

所以，电束要使得物体以加速度a反重力移动共需产生F=F1+F2+F3=（Z1+Z2+Z3）L或F=BIL。

这时实际需要的单位电束偏向力为Z=BI=F/L，即L越长产生F越大（决定式）；或L=F/BI，即L越长所需的单位电束偏向力BI越小（需求式）。

③同理，一定密度的空气阻力系数类比成上文的磁感应强度，飞机的速度类比为电流流速。当飞机以某一速度运动时，可以将飞机的运动轨迹看成一条高密的束，可以将飞机群质量类比为质量m，即单架飞机受的重力可类比成上文的Z1，单架飞机的载物可类比为上文的Z2，单架飞机由引擎产生的动力可类比为上文的Z3，则L越长，代表的飞机群中飞机数量越多（机翼总长越长），这时航线运载能力就越强，或者所需的单个飞机的大小就越小。

④简单功率计算：设电源电压为U，线路和电源总电阻为R，工作时间为t。

则电流I=U/R，电功W=UIt，热功Q=I2Rt，在这里将电阻理想化（超导导线加定值电阻），则在一定t内，有Q∝I2，根据需求式L=F/BI，则在一定强度的磁场内，L越大，所需的单束I越小，即所耗的热功越小，当L→∞，则Q→0。

同理，可以通过减小R，利用大电流实现功率的转化，这样对U的要求就很低，但是需要考虑电源内阻和自散热的问题。即使外电路R外=0，电源内阻依然会产生热功。而该系统的能量转化效率都近似为η=W/（W+Q）。

注意：根据能量守恒总有W=M*（g+a）*dh，这是理论最小电功，而理论最小电功不是热功，是电源消耗的电能，或者是量子势能。则结合到文中，L越长，或电阻越小，能量的转化效率越高。但要满足W=M*（g+a）*dh=（UI）总*t，即无论I多小，都要满足这个最小关系式才能使系统脱离重力。

⑤但是结合到实验中，需要计算实际材料面积和体积。以本实验扩展进行理想化计算，1m2的单层材料经去小数，约能加入的有效L=（100mm/（3+0.5）mm）*1m=28m，根据决定式Z=BI=F/L可知，本实验能产生的力非常低效。注：本实验以及图解只是帮助理解，是未能实现的。而要增大效率，还可以增大磁场的强度来實现。

但是这里有一组数学例子：

代入数据进行举例：假设m=2kg，g=10m/s2，L=1m，M=1kg，a=1m/s2

则F=33N，Z=BI=33N/m，令B=1T，则I=33A。

⑥由于个人原因，本实验或将暂停，但是我根据实际情况设计了一组可行性较高的实验，考虑在比较低成本的情况下验证自悬浮的可行性，只要验证电束能够带动整个混合材料系统运动即可，这时我们可以利用斜面临界法来验证。

斜面的构造：绝缘可控制夹角的光滑斜面在绝缘水平面进行搭建，使用两块大的强磁材料（最好是密度小，磁性强的），将一排导线（越细越好）夹在中间，设计好导线的受力方向沿斜面向下，固定好后架在斜面上，调整斜面角度，使系统处在临界状态（或接近临界状态），通入大电流，这时系统就会沿斜面向下滑动。

2 该模型的商业价值：需要实践，风险较大

该模型能够提供的学术参考价值：为量子力学与经典力学相互结合并运用到实际提供一条新的思路：束偏向力自由度很高而潜力巨大。为磁材料的研发和应用提供新的思路。

3 本实验面临的问题

①磁材料表磁强度及重量。

②混合磁材料中电束的有效长度，即绝缘导线的长度。

③电源技术。

本模型仅提供参考，在实际生产中需要更细致的规划。注：该模型属于初级模型，其能量效率低下。