專利名稱：洛侖茲力推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種推進(jìn)器，具體的說，是涉及一種以洛倫茲力作為推進(jìn)力的推進(jìn)器。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)的帶電粒子和變化的電場都可以產(chǎn)生磁場，但它們產(chǎn)生的磁場的性質(zhì)完全不 同。運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生磁場，而粒子所帶電量不受運(yùn)動(dòng)的影響。這說明，帶電粒子具 有的電能不會(huì)因?yàn)榇艌?或者說磁能)的產(chǎn)生而發(fā)生變化。受運(yùn)動(dòng)影響的僅僅是電能的分 布，即電場的分布。當(dāng)粒子所帶電量一定時(shí)，勻速直線運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場完全取決 于粒子的運(yùn)動(dòng)速度。而且磁場是速度的單值函數(shù)。也就是說，當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一確 定，帶電粒子就有確定的磁場與之相對(duì)應(yīng)。由此可見，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場，是描述 帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的狀態(tài)量。狀態(tài)量反映的是物體的狀態(tài)，它會(huì)因參考系的不同而不同，但 不可能脫離物體獨(dú)立存在。所以，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場會(huì)因參考系的不同而不同，但 它不能脫離帶電粒子獨(dú)立存在，它是帶電粒子的自有場。和動(dòng)能一樣，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場也是以能量的形式來反映物體的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)。所不同的是，動(dòng)能通過質(zhì)量來描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，動(dòng)能集中在物體上；而運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn) 生的磁場通過電量來描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，磁場分布在粒子周圍的空間中。變化的電場也可以產(chǎn)生磁場。根據(jù)能量守恒原理，在變化的電場產(chǎn)生磁場的過程 中，電磁場的總能量保持不變。這就是說，在磁能不斷產(chǎn)生的同時(shí)，電能在不斷減少——磁 能由消失的電能轉(zhuǎn)化而來。變化的電場產(chǎn)生磁場的過程，就是一個(gè)能量從電能形式轉(zhuǎn)變?yōu)?磁能形式的過程。而電能和磁能分別定域在電場和磁場中。依據(jù)電場疊加原理，在上述過 程中的任一時(shí)刻，初始電場都可視為由兩個(gè)相互獨(dú)立的電場疊加而成一個(gè)是已經(jīng)轉(zhuǎn)化為 磁能的電能定域的電場；另一個(gè)是殘存的電能定域的磁場。顯而易見，前一個(gè)電場產(chǎn)生了磁 場，但它已經(jīng)消失了。后一個(gè)電場雖然依舊存在，但它還沒有產(chǎn)生磁場。因?yàn)閮蓚€(gè)電場相互 獨(dú)立，所以前一個(gè)電場產(chǎn)生的磁場與后一個(gè)電場也相互獨(dú)立。換言之，在變化的電場產(chǎn)生磁 場的過程中，磁場和電場相互獨(dú)立。前一個(gè)電場還是連接磁場和產(chǎn)生變化電場的裝置的紐 帶。隨著它的消失，變化的電場產(chǎn)生的磁場不僅獨(dú)立于電場，而且獨(dú)立于產(chǎn)生變化電場的裝 置。(于此相對(duì)照，在運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生磁場的過程中，作為連接磁場與粒子的紐帶的電 場始終存在。)變化的電場，以及產(chǎn)生變化電場的裝置僅僅是產(chǎn)生磁場的初始條件。變化的 電場產(chǎn)生的磁場是輻射場，它與參考系無關(guān)。變化的電場產(chǎn)生的磁場與產(chǎn)生變化電場的裝置之間的關(guān)系，類似于電磁波與天線 之間的關(guān)系。天線僅僅是產(chǎn)生電磁波的初始條件。當(dāng)電磁波一旦產(chǎn)生，它就與天線沒有任 何關(guān)系了——電磁波脫離天線獨(dú)立存在。注意，要產(chǎn)生輻射磁場，電場就必須“真正”發(fā)生變化。比如以下兩種情況，電場的 變化只是表面現(xiàn)象，所以不會(huì)產(chǎn)生輻射磁場。第一種情況帶電粒子的電場，其分布會(huì)因帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度的不同而發(fā)生變化。似乎運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場源于電場的變化。實(shí)際上，這里發(fā)生的電場的變化源于觀 察者的角度。帶電粒子產(chǎn)生的電場是粒子的自有場，判斷它是否發(fā)生變化應(yīng)當(dāng)以帶電粒子 為參照物。相對(duì)于帶電粒子，粒子產(chǎn)生的電場與粒子的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。當(dāng)帶電粒子因運(yùn)動(dòng) 而產(chǎn)生磁場時(shí)，相對(duì)于帶電粒子，電場并沒有發(fā)生變化。之所以觀察到電場的分布會(huì)隨粒 子的運(yùn)動(dòng)速度變化，是因?yàn)橛^察者所處的參考系相對(duì)于帶電粒子發(fā)生了變化，是觀察者“認(rèn) 為”電場發(fā)生了變化。運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場不是源于電場的變化。相比較而言，可以 認(rèn)為它源于電場的運(yùn)動(dòng)。第二種情況由粒子所帶電量發(fā)生變化引起的粒子電場的變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場。這 是因?yàn)椋Ｗ铀鶐щ娏堪l(fā)生變化，實(shí)質(zhì)是粒子攜帶電荷的數(shù)量發(fā)生了變化。而粒子攜帶的每 一個(gè)電荷產(chǎn)生的電場，相對(duì)于產(chǎn)生它的電荷以及帶電粒子都沒有發(fā)生變化。變化的磁場還會(huì)產(chǎn)生電場，但這是另外一個(gè)問題，是磁能轉(zhuǎn)換成為電能的問題。同 理，變化的磁場產(chǎn)生的電場獨(dú)立于磁場。變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，最常 見的例子就是電磁波。正是因?yàn)樽兓碾妶霎a(chǎn)生的磁場和變化的磁場產(chǎn)生的電場都是輻射 場，才形成了電磁波，并使得電磁波能夠傳播。靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的電場都是徑向的，電場線都是筆直的。相對(duì)于 帶電粒子，電場的分布也是相同的。以下將粒子電場的這種狀態(tài)稱為“常態(tài)”。當(dāng)帶電粒子 具有加速度時(shí)，粒子的電場不再都是徑向的一電場將出現(xiàn)垂直于徑向的橫向分量。橫向 分量的產(chǎn)生與粒子的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，它只取決于粒子具有的加速度。相對(duì)于帶電粒子，電場 發(fā)生了變化。因?yàn)榱Ｗ铀鶐щ娏勘３植蛔儯栽跈M向分量產(chǎn)生的同時(shí)，徑向分量減小了。 依據(jù)電場疊加原理，可將橫向分量和徑向分量視為兩個(gè)相互獨(dú)立的電場橫向電場和徑向 電場。以下分別討論它們。無論帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度如何，帶電粒子的電場都呈現(xiàn)常態(tài)。這揭示了，因帶電粒 子具有加速度而發(fā)生了變化的帶電粒子的電場有回歸常態(tài)的趨勢。也就是說，橫向電場有 消失的趨勢。消失的橫向電場將產(chǎn)生磁場一變化的電場產(chǎn)生磁場。如前所述，這個(gè)磁場 是輻射場一帶電粒子產(chǎn)生了電磁輻射。說明一點(diǎn)，當(dāng)帶電粒子的加速度保持不變或增大 時(shí)，橫向電場不僅沒有減小、消失，反而保持不變或增大。同時(shí)電磁輻射依舊存在。這似乎 與“磁場產(chǎn)生，電場消失”相矛盾。其實(shí)這是因?yàn)橥饬ψ饔?帶電粒子具有加速度的原因) 和電磁輻射同時(shí)進(jìn)行的緣故。外力使帶電粒子的電場不斷發(fā)生變化，電場線不斷彎曲，橫向 電場不斷增大；而電磁輻射使帶電粒子的電場不斷回歸常態(tài)，電場線不斷回歸筆直，橫向電 場不斷減小。當(dāng)外力的作用等于或大于電磁輻射的作用時(shí)，增加的橫向電場就等于或多于 減少的橫向電場。此時(shí)就出現(xiàn)了電磁輻射不斷產(chǎn)生，而橫向電場保持不變或增大的現(xiàn)象。徑向電場發(fā)生變化，是因?yàn)樵谕饬ψ饔孟?，帶電粒子的部分電場由原先的徑向?成了橫向。假設(shè)可以將帶電粒子攜帶的電荷分為兩部分一部分電荷的電場都變成了橫向； 另一部分電荷的電場依舊保持徑向。后一部分電荷產(chǎn)生的電場沒有發(fā)生變化，都呈現(xiàn)常態(tài)。 這部分電荷的數(shù)量決定了徑向電場的大小?？梢?，徑向電場的變化等效于因粒子攜帶電荷 的數(shù)量發(fā)生變化引起的電場變化。如前所述，這不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。雖然具有加速度的帶電粒子產(chǎn)生電磁輻射是因?yàn)閹щ娏Ｗ拥碾妶霭l(fā)生了變化，但 輻射的本質(zhì)卻是變化的帶電粒子的電場有回歸常態(tài)的趨勢。綜上所述，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場是粒子的自有場，它和帶電粒子是一個(gè)密不可分的整體；而變化的電場產(chǎn)生磁場是輻射場，它獨(dú)立于電場以及產(chǎn)生電場的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種推進(jìn)器，它既不需要推進(jìn)劑，也無須借助外部介質(zhì)，僅僅 依靠電能就可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要包含兩個(gè)部分一部分作為運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的載體； 另一部分是通過產(chǎn)生變化的電場進(jìn)而產(chǎn)生磁場的裝置。這兩部分固定在一起，組成一個(gè)系 統(tǒng)。它們之間的相對(duì)位置，使得運(yùn)動(dòng)的帶電粒子處于變化的電場產(chǎn)生的磁場中，且?guī)щ娏Ｗ?的運(yùn)動(dòng)方向與磁場的方向不平行。變化的電場產(chǎn)生的磁場獨(dú)立于產(chǎn)生變化電場的裝置，因 此也就獨(dú)立于上述系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在變化的電場產(chǎn)生的磁場中受到洛倫茲力時(shí)， 產(chǎn)生變化電場的裝置不會(huì)受到反作用力。對(duì)于上述系統(tǒng)而言，這個(gè)洛倫茲力是一個(gè)外力。由 于帶電粒子的載體和產(chǎn)生變化電場的裝置固定在一起，所以當(dāng)帶電粒子的載體在這個(gè)洛倫 茲力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)產(chǎn)生變化電場的裝置一同運(yùn)動(dòng)。由此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)。因?yàn)橥七M(jìn)器利用的是洛倫茲力，是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中受到的作用力，所以 將其命名為“洛侖茲力推進(jìn)器”。


圖1是一種洛侖茲力推進(jìn)器工作原理的主視圖。圖2是一種洛侖茲力推進(jìn)器工作原理的左視圖。圖3是一種通過優(yōu)選的實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1和圖2說明本發(fā)明的工作原理。參見圖1和圖2。Ltl是一個(gè)空心線圈。Itl是一根從線圈Ltl中穿過的導(dǎo)體。導(dǎo)體Itl 和線圈Ltl固定在一起，組成一個(gè)洛侖茲力推進(jìn)器。導(dǎo)體Itl和線圈Ltl之間絕緣。為方便討 論，假定線圈Ltl是理想的，即無內(nèi)阻。當(dāng)時(shí)變電流從線圈Ltl中流過時(shí)，線圈Ltl中將產(chǎn)生磁場，線圈繞組中將產(chǎn)生感生電 場。一般情況下，感生電場也是時(shí)變的。穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于外加電場的阻擋，感生電場不能形成 電流。變化的感生電場將產(chǎn)生磁場。此時(shí)，線圈中的磁場由兩個(gè)磁場疊加而成。它們一個(gè) 是電流產(chǎn)生的磁場，也就是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的磁場，是因?yàn)閹щ娏Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)速度而產(chǎn) 生的磁場。它取決于電流的大小。另一個(gè)是感生電場產(chǎn)生的磁場，也就是變化的電場產(chǎn)生 的磁場，是因?yàn)閹щ娏Ｗ泳哂械募铀俣榷a(chǎn)生的磁場。它取決于電流的頻率。表面上看，感 生電場產(chǎn)生的磁場和電流產(chǎn)生的磁場一樣，都與線圈環(huán)環(huán)相扣、緊密相連。但實(shí)際上，感生 電場產(chǎn)生的磁場是輻射場，它獨(dú)立于線圈k。當(dāng)導(dǎo)體Itl中也有電流流過時(shí)，導(dǎo)體Itl將受到兩個(gè)安培力(洛倫茲力的宏觀表現(xiàn))。 對(duì)于由導(dǎo)體Itl和線圈Ltl組成的系統(tǒng)而言，導(dǎo)體Itl在電流產(chǎn)生的磁場中受到的安培力是系 統(tǒng)內(nèi)力，而在感生電場產(chǎn)生的磁場中受到的安培力是系統(tǒng)外力。因?yàn)閷?dǎo)體I。和線圈Ltl固定 在一起，所以當(dāng)導(dǎo)體Itl在感生電場產(chǎn)生的磁場中受力運(yùn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)線圈Ltl 一同運(yùn)動(dòng)。由 此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)。
雖然感生電場產(chǎn)生的磁場是輻射場，但一般情況下，線圈并不會(huì)向外輻射電磁波。 這是因?yàn)榫€圈作為發(fā)射天線的同時(shí)，又是一個(gè)接收天線——它輻射的磁場都被自己接收 了。線圈接收自己輻射的磁場的現(xiàn)象，就是線圈的自感現(xiàn)象。注意，不能在線圈Ltl中設(shè)置磁芯(鐵芯)。因?yàn)榇判镜拇艌鲇蛇\(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn) 生。下面結(jié)合圖3說明本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例。參見圖3。L1是一個(gè)環(huán)型空心線圈。I1U2U3U4U5U6是6根從線圈L1中穿過的 導(dǎo)體，它們分為上下兩層ii、12、I3在上層；14、15、I6在下層。導(dǎo)體Ip 12、13、14、15、I6分別 與線圈L1固定在一起，組成一個(gè)洛侖茲力推進(jìn)器。F是推進(jìn)力的方向。說明1、對(duì)于如圖1和圖2所示的線圈Ltl而言，當(dāng)電流從中流過時(shí)，線圈Ltl內(nèi)外都會(huì)產(chǎn) 生磁場。為消除線圈外磁場可能產(chǎn)生的不利影響，圖3中，優(yōu)選實(shí)施例選用了一個(gè)首尾相連 的環(huán)型線圈L1。如果線圈外磁場的影響較小，或者有其它方法消除它的不利影響，線圈L1可 以不必選擇環(huán)型。2、因?yàn)楦猩妶霎a(chǎn)生的磁場的方向是時(shí)變的，為實(shí)現(xiàn)有效推進(jìn)，導(dǎo)體Ip 12、13、14、 15、16中的電流的方向也應(yīng)該是時(shí)變的。導(dǎo)體與線圈中的電流應(yīng)頻率相同，相位差為1/2周 期的整數(shù)倍。相位差為奇數(shù)倍或偶數(shù)倍時(shí)，推進(jìn)力的方向相反。3、因?yàn)閷?dǎo)體Ip 12、I3和導(dǎo)體14、15、16所處的磁場方向相反，所以任一時(shí)亥IJ，導(dǎo)體 I” 12、I3和導(dǎo)體14、15、I6中電流的方向也應(yīng)該相反。4、圖3僅為優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。其中，線圈的形狀、匝數(shù)等參數(shù)，導(dǎo)體的數(shù)量、位 置等都可根據(jù)實(shí)際需要改變。
權(quán)利要求
1.一種推進(jìn)器，其特征是，推進(jìn)力來自運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在變化的電場產(chǎn)生的磁場中受 到的洛倫茲力，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的載體和產(chǎn)生變化電場的裝置固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)器，其中，以導(dǎo)體作為運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)器，其中，以線圈作為產(chǎn)生變化電場的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種推進(jìn)器。因?yàn)樗耐七M(jìn)力來自運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在變化的電場產(chǎn)生的磁場中受到的洛倫茲力，所以稱其為洛侖茲力推進(jìn)器。在洛侖茲力推進(jìn)器中，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的載體和產(chǎn)生變化電場的裝置固定在一起。洛侖茲力推進(jìn)器既不需要推進(jìn)劑，也無需借助外部介質(zhì)，僅僅依靠電能就可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。洛侖茲力推進(jìn)器可廣泛應(yīng)用于各種推進(jìn)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102075119SQ20091021915
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
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