電磁駐波磁場(chǎng)對(duì)電流的磁場(chǎng)力作用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種電磁動(dòng)量轉(zhuǎn)換機(jī)械動(dòng)量裝置，涉及電磁波駐波、電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)換、駐波磁場(chǎng)對(duì)電流的磁場(chǎng)力作用、電磁波工質(zhì)推進(jìn)裝置。
[0002]駐波諧振腔中電磁場(chǎng)通過電磁感應(yīng)，將電磁動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)量，也將部分電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)了駐波電磁場(chǎng)動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的傳遞的工作機(jī)制，是電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)了電磁駐波磁場(chǎng)作用下的電源能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的目標(biāo)。
[0003]電磁波與電流系統(tǒng)相互作用是電動(dòng)力學(xué)的一個(gè)基本問題。然而，對(duì)于特定的電磁駐波和電流系統(tǒng)，通過電磁相互作用，可以實(shí)現(xiàn)由電磁能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的物理效應(yīng)。同時(shí)發(fā)明的電磁動(dòng)量轉(zhuǎn)換機(jī)械動(dòng)量裝置對(duì)電磁理論和電動(dòng)力學(xué)的電磁波應(yīng)力實(shí)驗(yàn)教學(xué)和電磁波工質(zhì)推進(jìn)器發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【背景技術(shù)】
[0004]電動(dòng)力學(xué)教學(xué)中，關(guān)于電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化一直沒有很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，教學(xué)中都是以教科書原文敘述，PPT課件講解為主，無法用具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行形象教學(xué)，本裝置克服了上述缺點(diǎn)，可以很好的進(jìn)行電磁波應(yīng)力實(shí)驗(yàn)的形象教學(xué)，并以具體設(shè)備運(yùn)動(dòng)形式呈現(xiàn)給學(xué)生無線電磁動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化，加深學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和理解。另外從上世紀(jì)以來，人類的空間技術(shù)有了很大的發(fā)展，越來越多的人造物體進(jìn)入太空。至今為止，這些人造太空物體的運(yùn)動(dòng)推進(jìn)方法依然采用的是牛頓第三運(yùn)動(dòng)定理(有工質(zhì)推進(jìn)原理)。按照這一原理，要推動(dòng)太空人造物體作定向飛行運(yùn)動(dòng)，就必須要向相反的方向投射動(dòng)量相當(dāng)?shù)娜剂稀＿@種推進(jìn)方式使得太空人造物體在飛行時(shí)要攜帶大量的作為動(dòng)力能源用的燃料，才能保證太空人造物體的正常飛行。它的缺點(diǎn)是:增大了太空人造物體的起飛重量，能源燃料的使用有不安全因素，飛行控制繁雜，所需經(jīng)費(fèi)昂貴。能否找到另外的更經(jīng)濟(jì)、更安全的、控制更方便的能夠持久飛行的推進(jìn)方式？這是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，既電磁波工質(zhì)推進(jìn)裝置，采用的原理是電磁動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種電磁波駐波磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)體的磁場(chǎng)力作用裝置，這是一種新形式的磁場(chǎng)作用力裝置，可以應(yīng)用在電磁波與電流系統(tǒng)相互作用的電動(dòng)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和深空飛行器的推進(jìn)裝置方面。是一種全新的電磁波工質(zhì)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，它由無線電波源、波導(dǎo)饋線、電流導(dǎo)線和波導(dǎo)駐波諧振腔所組成，將電流導(dǎo)線部分插入波導(dǎo)駐波諧振腔中，電流導(dǎo)線外接電源，并使電流導(dǎo)線與波導(dǎo)駐波腔中的磁場(chǎng)保持同一頻率和相位，電流和磁力線方向垂直相交；當(dāng)駐波諧振腔中出現(xiàn)穩(wěn)定的電磁駐波時(shí)，諧振腔產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)力，即將電磁動(dòng)量傳遞給電流導(dǎo)線，這是本裝置駐波磁場(chǎng)作用力的產(chǎn)生，當(dāng)然電流導(dǎo)線也會(huì)對(duì)駐波產(chǎn)生反作用，這個(gè)反作用體現(xiàn)在電磁駐波應(yīng)力(電磁動(dòng)量的改變量)上，所以從電流導(dǎo)線的受力大小可以得出電磁駐波應(yīng)力的大小，從而可以方便的觀察到電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化。
[0006]同樣將駐波磁場(chǎng)作用力作為驅(qū)動(dòng)力傳遞給深空人造物體，可以推動(dòng)它們?cè)谏羁者M(jìn)行有效的飛行和運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明了打破了電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化一直沒有很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀，克服深空有效飛行技術(shù)的缺點(diǎn)，不必?cái)y帶大量的燃料，不需要在深空飛行器上設(shè)置有工質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)，只需安裝電磁波工質(zhì)推進(jìn)裝置就可以實(shí)現(xiàn)非常經(jīng)濟(jì)和安全的深空飛行。
[0007]本發(fā)明的裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的:
1、裝置主體為駐波諧振腔，電磁波發(fā)射源、波導(dǎo)饋線、電流導(dǎo)線和電源所組成，電流導(dǎo)線連接電源，將導(dǎo)線部分插入波導(dǎo)駐波諧振腔，電磁波發(fā)射源連接波導(dǎo)饋線，產(chǎn)生的電磁波通過波導(dǎo)饋線進(jìn)入駐波諧振腔，駐波諧振腔對(duì)電磁波反射形成電磁駐波。
[0008]2、電磁駐波在駐波諧振腔中有正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，駐波諧振腔中的電流導(dǎo)線中通過電流，電流的頻率和磁場(chǎng)的頻率保持一致，并相互垂直，駐波磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)力。
[0009]3、電流對(duì)駐波電磁場(chǎng)產(chǎn)生反作用，表現(xiàn)為駐波電磁動(dòng)量發(fā)生變化，其大小為電磁波所受應(yīng)力。
[0010]4、電流導(dǎo)線和電磁駐波相互作用，電流導(dǎo)線在駐波電磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用，是將電磁駐波動(dòng)量轉(zhuǎn)化為電流導(dǎo)線的機(jī)械動(dòng)量，裝置中產(chǎn)生的磁場(chǎng)力可以作為深空飛行器的驅(qū)動(dòng)力。
[0011]5、裝置的首要特征在于:所述磁場(chǎng)力是駐波電磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線產(chǎn)生的，電流的頻率和磁場(chǎng)的頻率保持一致，并相互垂直，電流導(dǎo)線和駐波電磁場(chǎng)是相互作用的二個(gè)物質(zhì)，根據(jù)相互作用原理，電磁波應(yīng)力和電流導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力大小為:F=BLI，通過測(cè)量磁場(chǎng)力的大小可以形象直觀的表現(xiàn)電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的大小和轉(zhuǎn)化過程。深空飛行器是指人類送上外太空的各種宇宙飛行器，它們可以是宇宙飛船、衛(wèi)星、以及其它各種外太空飛行器或探測(cè)器。
[0012]6、裝置的關(guān)鍵特征在于:調(diào)節(jié)駐波諧振腔的長(zhǎng)度或駐波的頻率，駐波電磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)隨之產(chǎn)生位移，磁力線相對(duì)于駐波諧振腔中電流導(dǎo)線發(fā)生切割運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，電能隨之部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是在駐波諧振腔中的磁場(chǎng)作用下發(fā)生的電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，不同于傳統(tǒng)的有源磁場(chǎng)作用下發(fā)生的電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。
[0013]應(yīng)用前景及展望:
該裝置作為電動(dòng)力學(xué)的教學(xué)設(shè)備，應(yīng)用于電磁波動(dòng)量和能量定理的教學(xué)，其設(shè)計(jì)技術(shù)提供了直觀的表現(xiàn)電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化方式，打破了電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化一直沒有很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀，同時(shí)提供了一種在深空中進(jìn)行飛行驅(qū)動(dòng)的新方案，換句話說，深空人造飛行器再也不需要設(shè)置火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之類的推進(jìn)裝置，由此設(shè)計(jì)原型，經(jīng)適當(dāng)改進(jìn)，即可設(shè)計(jì)制造出能在外層空間中作自主運(yùn)動(dòng)的飛行器。它是以電磁波駐波形成的磁場(chǎng)作用于電流導(dǎo)線的磁場(chǎng)力裝置，它會(huì)在電動(dòng)力學(xué)的教學(xué)和深空探索中的發(fā)揮獨(dú)特作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁動(dòng)量轉(zhuǎn)換機(jī)械動(dòng)量裝置，裝置主體為駐波諧振腔，電磁波源產(chǎn)生TE極化電磁波在駐波諧振腔中形成電磁駐波，駐波磁場(chǎng)對(duì)諧振腔中的同頻率相互垂直的電流導(dǎo)線有磁場(chǎng)力作用，裝置首要特征在于:所述磁場(chǎng)力是駐波電磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線產(chǎn)生的，電流的頻率和磁場(chǎng)的頻率保持一致，并相互垂直，電流導(dǎo)線和駐波電磁場(chǎng)是相互作用的二個(gè)物質(zhì)，根據(jù)相互作用原理，電磁波應(yīng)力和電流導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力大小是F=ILB，它將電磁駐波動(dòng)量轉(zhuǎn)化為電流導(dǎo)線的機(jī)械動(dòng)量，電流導(dǎo)線和電磁波相互作用，電流導(dǎo)線受駐波磁場(chǎng)安培力作用，電磁駐波受電流導(dǎo)線反作用，其電磁動(dòng)量發(fā)生變化，通過測(cè)量電流導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力可以形象直觀的表現(xiàn)電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的大小和轉(zhuǎn)化過程。2.裝置主要由高功率電磁波源、波導(dǎo)饋線、電流導(dǎo)線、波導(dǎo)駐波諧振腔和電源所組成，將電流導(dǎo)線部分插入波導(dǎo)駐波腔，并串接在電源所提供的電路中，電流導(dǎo)線與波導(dǎo)駐波腔中的駐波磁場(chǎng)保持頻率和相位的一致，并且相互垂直；電流導(dǎo)線在駐波磁場(chǎng)中受安培力作用，它將電磁波動(dòng)量轉(zhuǎn)化為電流導(dǎo)線的機(jī)械動(dòng)量，電流導(dǎo)線和電磁波相互作用，電流導(dǎo)線受駐波磁場(chǎng)安培力作用，電磁駐波受電流導(dǎo)線反作用，其電磁駐波動(dòng)量發(fā)生變化，裝置的機(jī)械動(dòng)量增加的同時(shí)是電磁波動(dòng)量的減少，裝置的總動(dòng)量守恒，裝置將產(chǎn)生機(jī)械驅(qū)動(dòng)力，這個(gè)力可以驅(qū)動(dòng)深空飛行器有效飛行。3.裝置的關(guān)鍵特征在于:駐波諧振腔的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)或改變駐波頻率，駐波電磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)隨之產(chǎn)生位移，磁力線相對(duì)于駐波諧振腔中電流導(dǎo)線發(fā)生切割運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，電源能量有部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是駐波諧振腔中的磁場(chǎng)作用下發(fā)生的電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，不同于傳統(tǒng)的有源磁場(chǎng)(磁鐵和連續(xù)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng))作用下發(fā)生的電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波駐波形成的駐波磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線的磁場(chǎng)力作用裝置，其特征在于:所述的高功率電磁波源和電流導(dǎo)線電源的功率是在1至10千瓦之間調(diào)節(jié)；電源的頻率是在1M至1G赫茲之間調(diào)節(jié)；波導(dǎo)饋線長(zhǎng)l-100mm，所述的波導(dǎo)駐波腔半徑為0.01至1米之間；所述的電流導(dǎo)線在駐波諧振腔是一根高強(qiáng)度和高硬度的導(dǎo)線，其長(zhǎng)度在0.01米至2米之間，其強(qiáng)度和硬度應(yīng)保證將其所承受的磁場(chǎng)力能傳遞出去，形成整個(gè)裝置的驅(qū)動(dòng)力。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的電磁波駐波形成駐波磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線的磁場(chǎng)力應(yīng)用于電磁波動(dòng)量和能量定理的教學(xué)，其設(shè)計(jì)技術(shù)提供了直觀的表現(xiàn)電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化方式，打破了電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化一直沒有很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀，其特征在于:所述的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是指電磁動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)量，也將部分電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)了駐波電磁場(chǎng)動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的傳遞的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是駐波電磁能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)了在電磁駐波磁場(chǎng)作用下的電源能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的目標(biāo)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁波駐波形成駐波磁場(chǎng)對(duì)電流導(dǎo)線的磁場(chǎng)力作用在深空飛行器物體上的驅(qū)動(dòng)作用，其特征在于:所述的深空飛行器是指人類送上太空的各種宇宙飛行器，它們可以是宇宙飛船、衛(wèi)星、以及其它各種深空飛行器或探測(cè)器。
【專利摘要】本發(fā)明裝置是電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的一個(gè)特殊應(yīng)用裝置，對(duì)電磁理論和電動(dòng)力學(xué)的教學(xué)和發(fā)展具有重要意義。本發(fā)明涉及電磁波駐波、駐波磁場(chǎng)應(yīng)用、電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量轉(zhuǎn)換，本裝置可以實(shí)現(xiàn)電磁駐波磁場(chǎng)作用下的電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。本裝置填補(bǔ)了在電動(dòng)力學(xué)教學(xué)中沒有電磁波動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，本發(fā)明主要是通過電磁波在駐波腔中形成駐波磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體電流有磁場(chǎng)力作用，實(shí)現(xiàn)電磁動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的傳遞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源能量向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，是電動(dòng)力學(xué)的一個(gè)特殊應(yīng)用。本發(fā)明在電磁波推進(jìn)器的實(shí)現(xiàn)上具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，核心技術(shù)就是駐波電磁場(chǎng)動(dòng)量向機(jī)械動(dòng)量的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)航空航天創(chuàng)新型全電推進(jìn)技術(shù)。
【IPC分類】G09B23/18
【公開號(hào)】CN105321408
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410848011
【發(fā)明人】劉忠
【申請(qǐng)人】劉忠
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日