專利名稱:靜電發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及靜電屏蔽的新應(yīng)用,它尋求靜電場和非靜電場過渡的最佳位置,利用靜電屏蔽,制造靜電發(fā)電機。
背景技術(shù):
由趙凱華導(dǎo)師、陳熙謀導(dǎo)師主編的大學(xué)物理《電磁學(xué)》系列教材。
圖1為基本原理圖,其中α、β為激發(fā)電源的正負(fù)兩極a、b、c、d及a’、b’、c’、d’分別為 型導(dǎo)體m、n的各個外表面圖2發(fā)電原理圖,其中a、b、c、d及a’、b’、c’、d’同圖1,G、F是菱形導(dǎo)體Q的兩端;H、K為連接G、F的導(dǎo)線R電阻;B電鍵圖3電隅極子做功示意圖,α、β分別為正負(fù)兩極,A、B為電場不同電位區(qū)域的任意兩點。e電隅極子
具體實施例方式一、基本原理如圖1,在一個封閉接地的圓柱形金屬腔導(dǎo)體Z中有一對帶電的平行金屬板α、β,中間留有小孔,令Uαβ=700V,其中α為正極,β為負(fù)極,兩個 型金屬導(dǎo)體“m”、“n”,穿過封閉導(dǎo)體殼和平行金屬板,但不接觸,空隙處用絕緣介質(zhì)隔開,以避免發(fā)生尖端放電,試分析 型金屬導(dǎo)體中,a、b、c、d及a’、b’、c’、d’各面的帶電情況。
在a面,由于是處于正電極板α的近端,毫無疑問,a面會帶負(fù)電荷。
在b面,由于U>Um>U,,從b到β之間一定會有電勢差,從α發(fā)生的電力線必有一部分通過m到達(dá)β,根據(jù)電場的性質(zhì),從b面一定會發(fā)出電力線到達(dá)β,因此b面只能存在正電荷。
由于b面電荷的正負(fù)情況起關(guān)鍵作用,現(xiàn)用反證法,假設(shè)b面帶負(fù)電,那么根據(jù)電場性質(zhì)1、從α發(fā)出的電力線必有一部分“拐彎”到達(dá)b面,而在 型導(dǎo)體m的內(nèi)部,由于a面、b面都帶負(fù)電,為了達(dá)到靜電平衡,a面所產(chǎn)生的附加電場必須分成兩部分即E’=E’1+E’2,其中E’1用來叫“抵消”α的感應(yīng)電場E,在此,E1’=E,另一部分E’2則要排斥b面所產(chǎn)生的附加電場到達(dá)α,否則,b面的負(fù)電荷將被吸引到離α近的a面(這種吸引力是由b面帶負(fù)電荷,α帶正電荷,相互吸引所產(chǎn)生的),這樣在a面的附加電場“E’=E’1+E’2’>E,這違背附加電場E’≤E的原則,因此,b面只能帶正電荷。
2、假設(shè)b面帶負(fù)電,那么就無法從b面發(fā)生電力線到達(dá)β,因此,b面和β只能是等勢體或者Ub<Uβ,這又違背在空腔封閉、接地的空腔導(dǎo)體內(nèi)Uβ最低的事實,因此,b面也只能帶正電荷。
在c、d兩面,由于靜電屏蔽效應(yīng),α、β的電場幾乎被控制在封閉接地的導(dǎo)體殼內(nèi),對外界影響很小,a面b面所帶電荷的代數(shù)和也幾乎為0,a面b面所產(chǎn)生的附加電場也無法影響到,c、d兩面的電荷分布,因此,c、d兩處所帶電荷很少,最多在的c處,有少量正電荷與封閉導(dǎo)體殼形成電容,d處幾乎沒有電荷。
同理,空腔導(dǎo)體 中,a’帶正電,b’帶負(fù)電,c’、d’幾乎不帶電荷。
二、靜電發(fā)電機的可行性。
構(gòu)建如圖1的原理基礎(chǔ)上,有兩個 型導(dǎo)體m、n的中間各開一道小孔,一塊菱形金屬導(dǎo)體Q放置由αβ形成的電場中,用導(dǎo)線分別把菱形金屬Q(mào)的G端,F(xiàn)端通過小孔引到封閉接地的導(dǎo)體殼Z外(如圖2)現(xiàn)在考慮K、G端的電荷公布情況在激發(fā)電源接通使α帶正電,β帶負(fù)電后,菱型金屬體Q中G端的負(fù)電荷便會在外電場的作用下向F端移動,而使G端帶正電,此時G端就像是大氣一樣由于缺少電子而處于“低氣壓”甚至是“真空”狀態(tài),導(dǎo)線KG處又由于靜電屏蔽效應(yīng)而處于無電場區(qū),即幾乎沒有外電場力來阻止K端的電子向G端移動,這樣,當(dāng)G端電子出現(xiàn)“低壓”,甚至是“真空”狀態(tài)時,導(dǎo)線KG的電子便會“吸”入到G端來補充G端的電子,這種由于電子密度分布不同而產(chǎn)生的擴散作用也相當(dāng)于非靜電力,這樣,KG也會因缺少電子處于“負(fù)壓”狀態(tài),K端也會帶正電,這就形成了電源的正極。
在FH端,同樣的道理,F(xiàn)端由于電子的聚集而處于“超高壓”狀態(tài),由于靜電屏蔽效應(yīng),在FH中外電場很弱,b面又由于帶正電荷,不但不阻止下端電子進(jìn)入到H端,而且是幫助電子的進(jìn)入,在d面,叉由于不帶正電荷,也無法“阻止”電子進(jìn)入H端,F(xiàn)端的電子將如入“無人之徑”到達(dá)H處,這里的電子擴散作用也相當(dāng)于非靜電力,H處便成為電源的負(fù)極,直到達(dá)到靜電衡。
當(dāng)接通電鍵B后,系一發(fā)而動全身,靜電平衡被打破,H處的電子將沿著HRBKG循環(huán)運動,形成閉合回路,這和普通直流電源沒有本質(zhì)區(qū)別,我也不敢再班門弄斧了,靜電發(fā)電機也將由此成為現(xiàn)實。
三、附言補充說明和所有的朋友一樣,我最擔(dān)心的也是,這靜電屏蔽發(fā)電機的可行性和能量守恒定律相背,我也真的沒有和能量守恒相對抗的意思,可是,如果a、b、c、d及a’、b’、c’、d’的分析是正確的,那就真沒有理由不相信這種思維的可行性了。
那到底有沒有問題呢?我便花了很長時間來證明這種思維是不可行的。
有一段時間,我曾認(rèn)為中性導(dǎo)體m處在正極板α的附近,也就是處在高電位區(qū),因此,Um>0它會導(dǎo)致m導(dǎo)體的d面應(yīng)帶正電荷,同時d’應(yīng)帶負(fù)電荷,d、d’都會產(chǎn)生相反的作用力“阻止”導(dǎo)體Q的電荷在H、K附近的定向移動,從而導(dǎo)致這種發(fā)電機的失敗。
后來我又從以下的假設(shè)中否認(rèn)了d帶正,d’帶負(fù)電荷的想法。
設(shè)想,如圖③的電場(勻強電場)中,有一電隅極子e從A處向B移動,由于電隅極子兩端都帶有電量相等但電荷相反的兩種電荷,因此,電場力無法對電隅極子做功,把中性導(dǎo)體m放置于電場中,它就會“變形”成無數(shù)類似的電隅極子群,m從A到B,電場力也無法做功,它可以“自由運動”(只要不發(fā)生尖端放電)因此,是否可以認(rèn)為,對于類似于電隅極子的中性導(dǎo)體m、n來說,電位已經(jīng)失去作用,因此,也就沒有存在電位能的必要?就象是磁場對非磁性物體失去作用一樣?(它讓我聯(lián)想到氫氣球的浮力剛好等于所載重量時,浮力和重力達(dá)到了平衡,它從高空到地面附近,只能依靠第三種力或慣性,重力和浮力所做的功相互抵消。)既然可以,那導(dǎo)性m、n也就沒有電位能區(qū)分的實際意義。
再說,如果d處存在正電荷,根據(jù)靜電平衡狀態(tài)下,導(dǎo)體場強(內(nèi)部場強)處處為O的性質(zhì),在d的內(nèi)面,也應(yīng)有方向相反的處電位來抵消d面正電荷產(chǎn)生的附加電場,但是,由于靜電屏蔽效應(yīng),α、β產(chǎn)生的電場無法跑到外面“支撐”d面產(chǎn)生附加電場,d面的正電荷就失去了平衡條件,因此,d面不帶正電荷,同理,d’不帶負(fù)電荷。
后來,我又想α、β的反面能與接地空腔導(dǎo)體形成電場,但是,激發(fā)電源能夠滿足,它們的電容需要,并且它的位置能適當(dāng)拉開,α、β也可加大面積,類似電隅極層。何況,在m、n的內(nèi)位置中,α、β的背面都被包圍在“ ”型導(dǎo)體m、n內(nèi)部,無法對FH、KG進(jìn)行干擾。
權(quán)利要求
靜電發(fā)電機涉及靜電技術(shù)的新開拓,它利用靜屏蔽,尋求靜電場和非靜電場過渡的最佳位置,制造靜電發(fā)電機。其特征是在一個封閉接地的圓柱形金屬空腔中有一對帶有激發(fā)電源的平行金屬板α、β中間留有小孔電壓Uαβ≈700V,兩個同樣帶有小孔的 型導(dǎo)體穿過封閉導(dǎo)體殼和平行金屬板,但不接觸,空隙處用絕緣介質(zhì)隔開,以免發(fā)生尖端放電,然后一塊菱形金屬導(dǎo)體殼放置于由平行金屬板開成的電場中,用導(dǎo)線分別把菱形金屬導(dǎo)體的兩端通過小孔引到封閉,接地的導(dǎo)體殼外,由于靜電感應(yīng)和靜電屏蔽作用,根據(jù)唯一性定理,將導(dǎo)致金屬殼外的導(dǎo)線分別事上正、負(fù)電,并有電壓,接通導(dǎo)線正負(fù)極后,可產(chǎn)生電流,具備直流電源的條件。
全文摘要
靜電發(fā)電機構(gòu)建原理由截面圖所示,激發(fā)電源接通,使平行金屬板α帶正電,β帶負(fù)電后形成電場,由于靜電感應(yīng),將導(dǎo)致“”型導(dǎo)體m、n各個外表面中α帶負(fù)電,b帶正電,d幾乎不帶電荷,a’帶正電,b’帶負(fù)電,d’幾乎不帶電荷。在KG段,由于靜電屏蔽,外電場很弱,無法阻止K端電子向帶正電的G端擴散,從而使K端也帶正電,形成電源的正極,這種電子擴散作用也相當(dāng)于非靜電力。同理F端電子擴散到H端,形成負(fù)極,直到達(dá)到靜電平衡。當(dāng)接通電鍵B后,靜電平衡被打破,H處電子將沿著HRBKG運動,形成閉合回路,這和普通直流電源沒有本質(zhì)區(qū)別,靜電發(fā)電機將成為現(xiàn)實。
文檔編號H02N1/00GK1747310SQ20041007531
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者張林長 申請人:張林長