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磁铁作为能源,被人们所忽视,因为它在通过磁场释放“磁能”时,磁铁本身没有多少变化,不释放热能,而是直接转化成机械能。
一、实验材料
磁铁托板:可由薄铜板,或其他不能被磁铁吸引的材料制成。
磁场屏蔽板:可由薄铁板,或由其他不能够被磁场穿过的材料制成。
铁块上托板和铁块下托板:可由薄铜板制成,或由不能够被磁铁吸引的材料制成。上下托板之间的距离应控制在2厘米以内。
二、实验过程
操作一:
当磁铁屏蔽板插到永久磁铁块正下方时,由于磁场屏蔽板由铁板组成,具有对磁场有屏蔽作用,铁块上托板和下托板之间没有磁场,因而磁铁和铁块之没有吸引力。此时,铁块仍然在铁块下托板上面。
操作二:
当磁铁屏蔽板全部拉出磁铁块下面时,由于没有磁场屏蔽板阻隔,铁块上托板和下托板之间存在磁场,因而磁铁和铁块之具有吸引力。铁块被吸到在铁块上托板下面。
操作三:
当磁场屏蔽板再次插到磁铁块正下面时,由于磁场屏蔽板对磁场具有屏蔽作用,铁块上托板和下托板之间没有磁场,因而磁铁和铁块之没有吸引力。铁块在重力的作用下降到铁块下托板上面。
操作四:
按照操作一和操作二循环操作,让铁块持续地做机械运动。
三、理论证明:
铁块在上下托板之间持续地做机械能,应该符合能量的转化和守恒定律。能量怎样转化而来?
是否由磁场屏蔽板不断地插入和拉出所做的功转化而来? 磁场屏蔽板和铁块上托板的摩擦系数为u,磁场屏蔽板对铁块上托板的压力为G,那么它们之间的摩擦力为f=uG。如果足够光滑,摩擦系数u可以接近为零(理论上可以为零),那么摩擦力f,就可以接近零。
同理,如果磁场屏蔽板和磁铁托板之间足够光滑,那么磁场屏蔽板和磁铁托板之间的摩擦力也接近零。因此,磁场屏蔽板不断地插人和拉出所做的功,不可能转化为铁块在上下托板之间所做的机械能。
那么,地球引力对铁块所做的功是否转化为铁块在上下托板之间所做的机械能?
设磁铁的重力为G,上下托板之间的距离为L,当铁块从上托板下降到下托板时,由于下降方向与重力的方向一致,因此,重力所做的功是w=GL,当铁块由下托板上升到上托板时,由于上升方向与重力的方向相反,因此,重力所做的功是W=GL。所以,铁块上下移动一个循环,地球引力所做的功等于零。
既然这样,磁铁做的功是否转化为铁块在上下托板之间所做的机械能?
设磁铁对铁块的吸引力为F,地球对铁块的吸引力为G,上下托板之间的距离为L。
当磁场屏蔽板抽出时,铁块上升,铁块受到磁铁的吸引力为F,和上升方向一致,同时受到地球对铁块的引力为C,和上升方向相反。因此,铁块上升时所做的功为W1=(F—G)L。
当磁场屏蔽板插入时,铁块下降,铁块没有受到磁铁吸引力,因而磁铁对铁块的吸引力为零,但受到地球对铁块的引力为G,铁块下降时所做的功为W2=GL。
那么,铁块在上下托板之间所做的总功为W=W1 W2=(F-G)L GL=FL。因此,铁块在上下托板之间所做的总功,等于磁铁对铁块的吸引力F和上下托板之间的距离L之间的乘积。正是磁铁对铁块所做的功,转化为铁块在上下托板之间所做的机械能。
进一步可以推出,磁铁做功转化成机械能的过程中,尽管看不到它的形体、颜色、质量的变化。但磁铁通过磁场不断释放“磁能”。
磁铁蕴含着的“磁能”可以通过转化装置,转化成机械能。这样,磁铁作为一种崭新的能源,就由此诞生了。
当然,要把磁铁蕴含的“磁能”真正地转化为实用的能量,还要走很长路。但磁铁终于以新能源的身份被认识,在某种意义上,可能是一种划时代的进步。
一、实验材料
磁铁托板:可由薄铜板,或其他不能被磁铁吸引的材料制成。
磁场屏蔽板:可由薄铁板,或由其他不能够被磁场穿过的材料制成。
铁块上托板和铁块下托板:可由薄铜板制成,或由不能够被磁铁吸引的材料制成。上下托板之间的距离应控制在2厘米以内。
二、实验过程
操作一:
当磁铁屏蔽板插到永久磁铁块正下方时,由于磁场屏蔽板由铁板组成,具有对磁场有屏蔽作用,铁块上托板和下托板之间没有磁场,因而磁铁和铁块之没有吸引力。此时,铁块仍然在铁块下托板上面。
操作二:
当磁铁屏蔽板全部拉出磁铁块下面时,由于没有磁场屏蔽板阻隔,铁块上托板和下托板之间存在磁场,因而磁铁和铁块之具有吸引力。铁块被吸到在铁块上托板下面。
操作三:
当磁场屏蔽板再次插到磁铁块正下面时,由于磁场屏蔽板对磁场具有屏蔽作用,铁块上托板和下托板之间没有磁场,因而磁铁和铁块之没有吸引力。铁块在重力的作用下降到铁块下托板上面。
操作四:
按照操作一和操作二循环操作,让铁块持续地做机械运动。
三、理论证明:
铁块在上下托板之间持续地做机械能,应该符合能量的转化和守恒定律。能量怎样转化而来?
是否由磁场屏蔽板不断地插入和拉出所做的功转化而来? 磁场屏蔽板和铁块上托板的摩擦系数为u,磁场屏蔽板对铁块上托板的压力为G,那么它们之间的摩擦力为f=uG。如果足够光滑,摩擦系数u可以接近为零(理论上可以为零),那么摩擦力f,就可以接近零。
同理,如果磁场屏蔽板和磁铁托板之间足够光滑,那么磁场屏蔽板和磁铁托板之间的摩擦力也接近零。因此,磁场屏蔽板不断地插人和拉出所做的功,不可能转化为铁块在上下托板之间所做的机械能。
那么,地球引力对铁块所做的功是否转化为铁块在上下托板之间所做的机械能?
设磁铁的重力为G,上下托板之间的距离为L,当铁块从上托板下降到下托板时,由于下降方向与重力的方向一致,因此,重力所做的功是w=GL,当铁块由下托板上升到上托板时,由于上升方向与重力的方向相反,因此,重力所做的功是W=GL。所以,铁块上下移动一个循环,地球引力所做的功等于零。
既然这样,磁铁做的功是否转化为铁块在上下托板之间所做的机械能?
设磁铁对铁块的吸引力为F,地球对铁块的吸引力为G,上下托板之间的距离为L。
当磁场屏蔽板抽出时,铁块上升,铁块受到磁铁的吸引力为F,和上升方向一致,同时受到地球对铁块的引力为C,和上升方向相反。因此,铁块上升时所做的功为W1=(F—G)L。
当磁场屏蔽板插入时,铁块下降,铁块没有受到磁铁吸引力,因而磁铁对铁块的吸引力为零,但受到地球对铁块的引力为G,铁块下降时所做的功为W2=GL。
那么,铁块在上下托板之间所做的总功为W=W1 W2=(F-G)L GL=FL。因此,铁块在上下托板之间所做的总功,等于磁铁对铁块的吸引力F和上下托板之间的距离L之间的乘积。正是磁铁对铁块所做的功,转化为铁块在上下托板之间所做的机械能。
进一步可以推出,磁铁做功转化成机械能的过程中,尽管看不到它的形体、颜色、质量的变化。但磁铁通过磁场不断释放“磁能”。
磁铁蕴含着的“磁能”可以通过转化装置,转化成机械能。这样,磁铁作为一种崭新的能源,就由此诞生了。
当然,要把磁铁蕴含的“磁能”真正地转化为实用的能量,还要走很长路。但磁铁终于以新能源的身份被认识,在某种意义上,可能是一种划时代的进步。