專利名稱：使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁能轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置。
背景技術(shù)：
本人在申請?zhí)枮?3102201的專利申請文件中提出了《一種可持續(xù)提供電磁能量轉(zhuǎn)換的方法》，其技術(shù)方案的主要內(nèi)容是將帶電小球Q經(jīng)加速器得到速度V；引入真空控制軌道，所述軌道包括兩個(gè)直線段和兩個(gè)半圓軌道；所述兩個(gè)半圓軌道由外加磁場控制并用靜電屏蔽和磁屏蔽在所述小球勻速運(yùn)動(dòng)直線段軌道不遠(yuǎn)處設(shè)置線圈。其中的“兩個(gè)直線段和兩個(gè)半圓軌道”在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)的難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，以便獲得大能量勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷束。
本發(fā)明的原理是應(yīng)用以下公理第一，做勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場，由公式B→=μ0q(1-β2)4πr2(1-β2sin2θ)3/2v→×e→r]]>決定，如果電荷q的運(yùn)動(dòng)速度V遠(yuǎn)小于光速，則β＝V/C≈0，上式公式簡化為B→=μ0q4πr2v→×e→r]]>第二，當(dāng)穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合線圈有感生電流產(chǎn)生。
第三，做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體(包括帶電體)，相對于觀察者來說要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非受到外界干擾。
第四，電磁場的傳播速度按光速C進(jìn)行。
電荷q以速度v自左向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)所形成空間磁場情況是在運(yùn)動(dòng)電荷q周圍任一點(diǎn)p處的磁場方向均垂直于由電荷q的瞬時(shí)位置引向p點(diǎn)的徑矢與q的運(yùn)動(dòng)軌跡所組成的平面。因此磁感應(yīng)線都是在與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面內(nèi)的同心圓，圓心就在電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡上，而且磁感應(yīng)線繞行方向與電荷的運(yùn)動(dòng)方向成右手螺旋關(guān)系。
在如上的p點(diǎn)放一個(gè)檢測線圈，線圈有一個(gè)電流計(jì)形成回路。線圈所在平面與此處的磁力線垂直。請參見附圖1。
當(dāng)帶電粒子從左到右這一運(yùn)動(dòng)過程中，就p點(diǎn)而言由于電荷q到p的距離時(shí)刻發(fā)生變化，所以p處的磁場強(qiáng)度也時(shí)刻發(fā)生變化，那么p處線圈的磁通量也在發(fā)生變化。由于線圈中磁通量發(fā)生變化，那么線圈中就有感生電流產(chǎn)生。這一電流所具備的能量就是勻速直線速動(dòng)電荷提供能量。
只要有相對運(yùn)動(dòng)的帶電體，無論檢測線圈存在與否，帶電體一定會產(chǎn)生磁場。由于是運(yùn)動(dòng)的，觀察者(線圈)與帶電體之間的距離時(shí)刻在變化(特殊運(yùn)動(dòng)除外比如圓周運(yùn)動(dòng))，磁場也是時(shí)刻在變化，所以做勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷對空間某一處的磁場貢獻(xiàn)為變化磁場。只要磁場發(fā)生變化就有變化的電場產(chǎn)生，按麥克斯韋理論變化的電磁場就是電磁波，就是能量，電磁能以光速向空間輻射，這一能量是勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。
對一閉合線圈而言，穩(wěn)定的磁場不產(chǎn)生感生電流。但做勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷與觀察者的距離時(shí)刻發(fā)生變化，因而它產(chǎn)生的磁場也在變化。按電磁理論變化的磁場會使線圈產(chǎn)生感生電流。又按物理學(xué)原理做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體在不受外界干擾情況下是不會改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，這一做勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷在自己運(yùn)動(dòng)過程中把產(chǎn)生的電磁能釋放到空間，輸入給線圈，而本身仍保持自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而產(chǎn)生了能量。
即做勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷向空間輻射電磁能。電荷是勻速直線運(yùn)動(dòng)，它不受外界干擾不會改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。電荷向空間輻射的能量就是本發(fā)明的能量的來源。
線圈感生電流產(chǎn)生的磁場不會影響電荷運(yùn)動(dòng)一方面，勻速運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的電磁場以光速向空間輻射，而線圈產(chǎn)生的磁場也以光速向運(yùn)動(dòng)電荷傳播。如果線圈此時(shí)接收到的能量是由幾百光年前某一電荷發(fā)出的，因而不用考慮線圈電流產(chǎn)生的磁場再經(jīng)過幾百光年對源電荷有什么影響；另一方面，線圈電流是閉合的，閉合線圈總有一對相反的電流，所以在線圈遠(yuǎn)處沒有因線圈產(chǎn)生的磁場。
按電磁學(xué)原理產(chǎn)生磁場就等于產(chǎn)生能量，產(chǎn)生能量數(shù)值由空間磁場的磁能密度體積分決定。也就是說有勻速運(yùn)動(dòng)的電荷就會有磁場產(chǎn)生，就等于有能量生成。但有磁場能量不一定能釋放出來。比如一通電勻直導(dǎo)線對空間貢獻(xiàn)的磁場是穩(wěn)定的，那么閉合線圈也沒有電流，磁場能釋放不出來。
本發(fā)明是根據(jù)這一結(jié)論完成的勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷對空間貢獻(xiàn)的磁場就是產(chǎn)生的電磁能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來完成的包括殼體、加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和陽極，殼體內(nèi)為高真空，加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和加速極依次呈直線排列設(shè)在殼體內(nèi)，加熱燈絲設(shè)在殼體的一端，陰極與其緊靠在一起，其它各極相間而置，并與相應(yīng)的電源連接，其特征在于所述的陽極為圓環(huán)形并至少相間設(shè)置兩個(gè)，所有陽極都與電源的正高壓端連接；在殼體的另一端還設(shè)有電子收集電極，電子收集電極與電源的正低壓端連接。
所述的聚束極為磁性圓筒狀。
在所述的柵極上加有方波或其它周期性波形控制電壓。
在所述的陰極與其相鄰的陽極之間以及電子收集極與其相鄰的陽極之間的殼體上均設(shè)有屏蔽層。
本發(fā)明具有輸出功率大，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，容易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷的磁場和從該磁場獲得能量的示意圖；圖2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，這是勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷的磁場和從該磁場獲得能量的示意圖，圖中電荷q沿v方向運(yùn)動(dòng)，電荷q的電場E在與其運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面S上產(chǎn)生閉合圓環(huán)形磁場B，在平面S的任意點(diǎn)P設(shè)置線圈L便可在L中得到電流。
參見附圖2，本發(fā)明包括加熱燈絲A連接有燈絲電源S3，當(dāng)其通有電流時(shí)會發(fā)熱，使陰極B升溫而具有發(fā)射熱電子能力。
陰極B當(dāng)其被加熱后具有發(fā)射熱電子能力，在本專利中為體現(xiàn)專利結(jié)構(gòu)有較大功率輻射，要求其發(fā)射電子能力在1安培到10萬安培，陰極與大地連接。
控制柵極C當(dāng)其所加負(fù)電位發(fā)生變化時(shí)可以控制由陰極B向陽極E轉(zhuǎn)移的電量(關(guān)于柵極作用可參閱真空電子器件有關(guān)書籍)。
聚束極D它的作用是使電子束充分集中在中心軸線上，防止電子碰到陽極E上，該實(shí)施例為磁性圓筒，屬現(xiàn)有技術(shù)。
兩個(gè)陽極E1和E2均為圓環(huán)狀，目的為使高速電子可以從陽極環(huán)中間穿過而不會撞到陽極上。兩陽極相連，與高壓電源S1的正極連接。
電子收集極F此極板接地，或者串接一正電位電源S2再入地，以有利于電子的收集。
在所述的陰極B與其相鄰的陽極E1之間以及電子收集極F與其相鄰的陽極E2之間的殼體K上均設(shè)有屏蔽層P，以體現(xiàn)此時(shí)能量是由勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。
殼體K為圓柱形，內(nèi)部為高真空。
本發(fā)明的電子運(yùn)動(dòng)過程是電子從陰極B出發(fā)在陽極E1引力下，經(jīng)過加速到達(dá)陽極E1的孔洞，這時(shí)電子得到速度V，所以陰極B至陽極E1之間為加速區(qū)L；電子從兩個(gè)陽極E1和E2孔洞之間穿過，由于兩陽極E1和E2之間沒有電位差，所以電子在此為勻速直線運(yùn)動(dòng)，電子在此區(qū)向空間輻射變化電磁場，這是獲得電磁能的部位，稱為輻射區(qū)M；電子從第二陽極E2孔洞出來減速運(yùn)動(dòng)撞到電子收集極F入地，電子從地回到陰極B，陽極E2至電子收集極F之間為減速區(qū)N。
本發(fā)明有以下特點(diǎn)(1)陽極起到加速電子作用，由于結(jié)構(gòu)原因，沒有電子落到陽極，陽極沒有電流，不用補(bǔ)充能量。陽極電壓盡可能高，可選1萬伏至100萬伏。這樣高電壓會有電荷泄漏現(xiàn)象，因此也應(yīng)補(bǔ)充泄掉的電荷。
(2)柵極與陰極之間加上方波電壓來控制有無電子向陽極運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柵極開時(shí)有電子向陽極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柵極關(guān)時(shí)無電子向陽極運(yùn)動(dòng)。目的是這樣的，當(dāng)柵極加上高頻方波時(shí)，由于柵極控制作用就會有一個(gè)一個(gè)間斷電子束團(tuán)向陽極加速運(yùn)動(dòng)(這里講述原理用方波，具體實(shí)施可用其它波形)。當(dāng)這些高速電子束團(tuán)通過兩陽極之間時(shí)向空間輻射電磁波，這里要求同一時(shí)刻只能有一個(gè)電子束團(tuán)通過輻射區(qū)，并規(guī)定占空比為1比1。
(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)中基本輻射是這樣的高速電子束團(tuán)通過輻射區(qū)時(shí)，電子束團(tuán)向空間輻射了磁場，此磁場以光速向空間輻射；當(dāng)沒有電子束團(tuán)通過輻射區(qū)時(shí)，沒有磁場向空間輻射。當(dāng)周期性的控制柵極的電位，使從陰極發(fā)出電荷一份一份地通過輻射區(qū)，輻射區(qū)向空間貢獻(xiàn)間斷的磁場并以光速向空間傳播，這一間斷磁場就是變化磁場就是向空間輻射的電磁波。由于高速電荷通過輻射區(qū)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，電荷此時(shí)沒有能量損失，因此高速電荷通過輻射區(qū)是產(chǎn)生電磁能的過程。
(4)這里解釋為什么只在輻射區(qū)供給能量。首先，這時(shí)電子速度高，電子輻射強(qiáng)度大；其二，整體電子軌道上可能有多個(gè)電子束團(tuán)在運(yùn)動(dòng)，這時(shí)所有束團(tuán)向空間貢獻(xiàn)磁場，就本專利目的來講以勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷為輻射方式，所以必須把加速區(qū)與減速區(qū)屏敝(附圖2中只有輻射區(qū)是開放的，其它區(qū)域均被屏敝，附圖未畫屏敝結(jié)構(gòu))；其三，電子在此時(shí)速度最高，通過時(shí)間短，這就相當(dāng)于提高了輻射頻率。
(5)為了使本發(fā)明有最大實(shí)施可能性，此結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)這樣簡單處理勻速直線運(yùn)動(dòng)的電子束團(tuán)在其周圍的空間產(chǎn)生磁場是輻射的能量，其它任何物理行為均認(rèn)為是能量守恒過程。
(6)本發(fā)明設(shè)計(jì)上由陰極出發(fā)的電子被加速后沒有由陽極直接入地，而是再被陽極減速后由電子收集極板入地，因而陽極不損失能量。正因?yàn)檫@樣，只要技術(shù)條件許可，可以無限地增大陰極電流和陽極電壓，以便當(dāng)電子束經(jīng)過輻射區(qū)時(shí)貢獻(xiàn)強(qiáng)大磁場。
(7)選用適合的接收裝置來接收此專利結(jié)構(gòu)輻射的電磁波，并轉(zhuǎn)換為可供直接使用的能源(這一問題不是本專利討論內(nèi)容，因此從略)。
(8)由于電子從陰極出來時(shí)有初速度，所以電子經(jīng)過加速與減速到達(dá)電子收集極板時(shí)還有一定速度，電子會撞到該極板上，因而不用考慮電子未到電子收集極板就中途返回；更因?yàn)殡娮邮占瘶O板與大地之間串接一電源可以增大電子到收集極板時(shí)的動(dòng)能，因此電子可以全部落到電子收集極板上。
(9)電子收集極板與大地間串一電源，電源正極接電子收集極板，負(fù)極接大地。這里指出比較重要原因，其一電子在加速區(qū)與減速區(qū)均屬于加速運(yùn)動(dòng)，按電動(dòng)力學(xué)所述，加速運(yùn)動(dòng)電荷要輻射能量，這樣就有電子未到電子收集極板就返回的可能，因此要增加一電源來提高電子收集極板電位(這里不討論這種情況具體細(xì)節(jié)是什么，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一認(rèn)為這是能量守恒過程，本專利只考慮勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷貢獻(xiàn)的電磁能)；其二由于陰極發(fā)射了熱電子，陰子電子可能虧空，以及收集極板由于有電子不停積累，這樣加一電源使電子收集極板電子迅速向陰極轉(zhuǎn)移來補(bǔ)充陰極損失的電子。
(10)本發(fā)明是根據(jù)物理學(xué)原理，實(shí)施了勻速直線運(yùn)動(dòng)電荷向空間輻射電磁能一種方法，這種方法以高速的不連續(xù)的電子束團(tuán)通過勻速直線運(yùn)動(dòng)區(qū)域時(shí)向空間輻射電磁波，這是本專利的最基本特點(diǎn)。
(11)以上討論了本專利實(shí)施的基本結(jié)構(gòu)基本原理，它向空間輻射為方波，并且為單一方向。如果實(shí)現(xiàn)其它波形輻射可用下述方法實(shí)現(xiàn)，首先用兩個(gè)基本裝置以電子運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)反向放置，這樣就可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向電流引起電磁輻射；其次用波形發(fā)生裝置來分別控制兩臺輻射裝置的輻射次序來得到我們需用的電磁波。
權(quán)利要求
1.一種使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，包括殼體、加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和陽極，殼體內(nèi)為高真空，加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和加速極依次呈直線排列設(shè)在殼體內(nèi)，加熱燈絲設(shè)在殼體的一端，陰極與其緊靠在一起，其它各極相間而置，并與相應(yīng)的電源連接，其特征在于所述的陽極為圓環(huán)形并至少相間設(shè)置兩個(gè)，所有陽極都與電源的正高壓端連接；在殼體的另一端還設(shè)有電子收集電極，電子收集電極與電源的正低壓端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，其特征在于所述的聚束極為磁性圓筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，其特征在于在所述的柵極上加有方波或其它周期性波形控制電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1、2或3所述的使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，其特征在于在所述的陰極與其相鄰的陽極之間以及電子收集極與其相鄰的陽極之間的殼體上均設(shè)有屏蔽層。
全文摘要
一種使勻速直線運(yùn)動(dòng)的電荷輻射大能量的裝置，包括殼體、加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和陽極，殼體內(nèi)為高真空，加熱燈絲、陰極、柵極、聚束極和加速極依次呈直線排列設(shè)在殼體內(nèi)，加熱燈絲設(shè)在殼體的一端，陰極與其緊靠在一起，其它各極相間而置，并與相應(yīng)的電源連接，所述的陽極為圓環(huán)形并至少相間設(shè)置兩個(gè)，所有陽極都與電源的正高壓端連接；在殼體的另一端還設(shè)有電子收集電極，電子收集電極與電源的正低壓端連接。具有輸出功率大，設(shè)備成本低，容易實(shí)施等特點(diǎn)。
文檔編號H05H11/00GK1558709SQ200410000710
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者黃正曦 申請人:黃正曦