超导体磁阻炮的设想

请理论比较强的朋友分析一下是否可行?


    用超导体环做多级线圈并充能,由于电阻为零,电能不做功就会一直维持。当吸引弹丸做功后,线圈的部分能量转移到弹丸上(部分损耗掉),这样的话前级的磁力势必小于后级的磁力,就会产生一个向前的力,弹丸就会被逐级加速,直到发射出去……

    这样再发射下一颗弹丸……直到超导线圈能量消耗殆尽,再进行下一次充能。

    如果这种结构可行,将不需要复杂的控制电路,又可以自动适应每次能量的接力。

来自:聊天生活广场 / 江湖科学
2020-2-14 23:47:13
1楼

果然被送进江湖了,是不是因为超导体的抗磁性而无法充进电流?还是因为超导体的内阻为零没法进行感应充能?我数学不好,没法从数学逻辑上去证明不行,请大家不要见笑

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2020-02-15 08:44:02
2楼

吸引弹丸做功后,线圈的部分能量转移到弹丸上(部分损耗掉)

到这里是对的。但是弹丸远离线圈的时候,弹丸的动能会因为回拉,重新变成线圈里的电能。最后会让线圈电能升到和原来一样,弹丸的速度降到和原来一样

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3楼
引用 三水合番 发表于 2 楼的内容:
吸引弹丸做功后,线圈的部分能量转移到弹丸上(部分损耗掉)到这里是对的。但是弹丸远离线圈的时候,弹丸的.....

但是弹丸已经进入了第二级呢?后面一级的拉力肯定比前面的大

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4楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 3 楼的内容:
但是弹丸已经进入了第二级呢?后面一级的拉力肯定比前面的大

后面一级的拉力并不会比前面一级更大,因为你说的

当吸引弹丸做功后,线圈的部分能量转移到弹丸上(部分损耗掉)

弹丸进入后一级之后,后一级的拉力是变小的。


如果每级的间距很近且能量相近的话,弹丸的运动状态会是:①先从第一级运动到最后一级,在这个过程中,每经过一级速度会波动一次;②在离开最后一级后,速度会归零,然后反向重复步骤①,不断循环往复。

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5楼

假如有几个同时通着电的线圈

不管超导与否

也不考虑抗磁现象

即使有间隔

他们都是同时提供磁力的

不是依次通过磁力的

和一个宽点的线圈没区别

要想第一个线圈先耗完电

那么这个线圈蓄能就得非常少

设计一下发现

还是最后一个线圈承担了最多的能量输出

也就是说

真正起作用的还是一个线圈

总之

“接力”是不存在的

。。。。

又仔细考虑了一下

如果线圈之间间隔够远

也许也行

可惜实验难度太大

。。。。。

我不太认同弹丸会被回拉





[修改于 8 天前 - 2020-02-15 14:08:54]

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6楼

想了半天

居然觉得楼主的想法没有问题

唯一困难的是给超导线圈冲磁

这还是需要复杂的控制的

不过也没有必要采用多个线圈

一个线圈的效果是一样的

如果是因为超导极限电流/磁通密度的原因

分成多个线圈等同采用一个更大截面积的线圈

或者说一个超导圆筒

(反正就那么多能转变为动能

超导效率也可以认为完美

没必要还一级一级地来)

只要设计好

应该不会出现拉回的现象



[修改于 8 天前 - 2020-02-15 15:16:00]

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7楼

要做这个实验其实挺简单的,找一台还未失超的废弃核磁共振诊断仪,扔一个铁球进去。

巧的是,这个游戏老外玩过了,见youtube。

继续做一个思想实验,把这些超导线圈换成永磁体,会不会就实现了“自由能”呢,先表示祝贺。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 15:45:13]

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8楼
引用 虎哥 发表于 7 楼的内容:
要做这个实验其实挺简单的,找一台还未失超的废弃核磁共振诊断仪,扔一个铁球进去。巧的是,这个游戏老外玩.....

    首先感谢虎哥翻我

    提到永磁体,我也明白,比如高斯枪,其实是利用了“磁力势能”,是人为(外力)把弹丸搬运到势能较高的位置,这个能量来源于这个外力,而非永磁体内部的环形电流(假如环形电流学说成立)。就好像人把一个铁球抬到一高处然后放下坠地,铁球获得的能量并非直接来源于地球重力(或地球本身),而是来源于搬运的那个人给予铁球的重力势能。

    由此得出一个细思极恐的结论,就是超导线圈拉着弹丸做功,这个功并不是来源于超导体而是人(外力),超导体内部电流也不会衰减!??

    ……由此结论继续推导(纯逻辑):如果超导体磁场等效于永磁磁场,那么永磁体内部的环形电流(假如环流说成立)其实是处于超导现象!?……Oh my god


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9楼
引用 m24h 发表于 6 楼的内容:
想了半天居然觉得楼主的想法没有问题唯一困难的是给超导线圈冲磁这还是需要复杂的控制的不过也没有必要采用.....

感谢认同,但是看了三水合番和虎哥的回复我觉得他们说的也有道理,哪有那么容易的事。请看一下我给虎哥的回复……

结合他们的观点,缕清了这个问题的关键,超导体做功后电流是否会衰减(也就是说超导体是否具有永磁体的特性)?

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10楼
引用 三水合番 发表于 4 楼的内容:
后面一级的拉力并不会比前面一级更大,因为你说的当吸引弹丸做功后,线圈的部分能量转移到弹丸上(部分损耗.....

抱歉,你的两条回复我都没明白,直到看了虎哥的回复,好像明白你说的意思了

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11楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 8 楼的内容:
    首先感谢虎哥翻我    提到永磁体,我也明白,比如高.....

超导体和永磁体还是不一样的

超导体线圈是“磁感应强度恒定”,把铁磁体放进去的话,因为磁导率变高,只需要比较少的电流就能达到相同的磁感应强度,所以线圈的电流是会减少的。相反的,把铁磁体拉出来的时候,电流就会增加。值得注意的是,由于“磁感应强度恒定”,先放一个铁磁体进去,再把它拉出来,线圈电流是不变的,也就实现不了顶楼里说的“前级的磁力势必小于后级的磁力”。

永磁体是“磁化强度恒定”。如果把永磁体看作是一个线圈的话,那不管往里面放啥,这个线圈的电流都是固定不变的。

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12楼
引用 三水合番 发表于 11 楼的内容:
超导体和永磁体还是不一样的超导体线圈是“磁感应强度恒定”,把铁磁体放进去的话,因为磁导率变高,只需要.....

你说的还是过于理想化,但是实际上弹丸是有铁损的,始终会消耗能量,如果按你说的超导电流又会恢复如初,那请问,铁损消耗的能量哪里来的?那不是成了永动机了?

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13楼

可能是我太无聊了

假设有一已经蓄能的超导环(筒)

还有一个可以忽略矫顽力和磁畴耗能的铁磁弹丸

管道用超导抗磁物质包裹(也可以是超导筒)

使得磁力没有被浪费而管道内磁场强度均衡

推算了一下弹丸的速度

IMG_20200215_183729.jpg

以上各k都是常数

可见只要管道设计够长

(这又是一个方程 有空再解吧)

弹丸能多飞一会

能基本耗尽超导环中的蓄能


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14楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 12 楼的内容:
你说的还是过于理想化,但是实际上弹丸是有铁损的,始终会消耗能量,如果按你说的超导电流又会恢复如初,那.....

就算弹丸有铁损,只要线圈还是超导状态,弹丸进出前后,线圈电流也一样是完全相等的。

铁损的能量由弹丸的动能提供,具体表现是如果考虑弹丸铁损,那弹丸离开线圈时的速度,会比进入时略低一点。虎哥在4楼的评论里提到的“涡流损耗”,也会起到这种减速效果。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 18:48:47]

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15楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 12 楼的内容:
你说的还是过于理想化,但是实际上弹丸是有铁损的,始终会消耗能量,如果按你说的超导电流又会恢复如初,那.....

所以如果往一个超导线圈旁边放一个铁磁体的话,它到达线圈中心时获得的动能已经不足以使它再次回到和原来相当的位置了。当然如果额外做功把他拉出来的话线圈中的电流是不变的。所以这个多级线圈最后只会把弹丸吸到某个线圈中心做阻尼振荡最后完全停住,因为它每一级都是消耗能量而不是放出能量的。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 18:50:18]

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16楼
引用 三水合番 发表于 14 楼的内容:
就算弹丸有铁损,只要线圈还是超导状态,弹丸进出前后,线圈电流也一样是完全相等的。铁损的能量由弹丸的动.....

我还是无法认同你的说法(可能是我没听懂)。你的说法还是没有很好解释超导电流是如何被恢复的,最好有一个数学模型(或者更有说服力的解释)解释一下

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17楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 16 楼的内容:
我还是无法认同你的说法(可能是我没听懂)。你的说法还是没有很好解释超导电流是如何被恢复的,最好有一个.....

超导线圈中的磁通是个不变量

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2
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18楼

emmm……要数学模型和进一步的解释的话

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19楼
引用 m24h 发表于 13 楼的内容:
可能是我太无聊了假设有一已经蓄能的超导环(筒)还有一个可以忽略矫顽力和磁畴耗能的铁磁弹丸管道用超导抗.....

谢谢你还给出了公式

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20楼
引用 radio 发表于 17 楼的内容:
超导线圈中的磁通是个不变量

这个应该是定理吧,看来我对超导体还是不够了解

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21楼
引用 三水合番 发表于 18 楼的内容:
emmm……要数学模型和进一步的解释的话

纯学术讨论,无关利益。如果这个数学模型是世界上还没有的,你在这里发表也是有出处可寻,原创权还是你的。

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22楼

超导线圈的磁通不变是指没有做功的情况下

做功了还是变的

否则就成永动机了

IMG_20200215_200052.jpg

举个例子

(这个例子想错了 请忽略往下几楼看)

假如有个超导管道

给它一个沿管道方向的恒定磁通

首尾相接

里面放一块永磁铁

那么永磁铁会不断被磁通吸引

沿管道某方向不断加速

而不损耗超导体的磁通

不损耗能量

慢慢越来越接近光速吗

也不需要超导管道

或者1个超导环就能实现永动机么

IMG_20200215_201607.jpg

磁力线画反了

我一时间忘了左手还是右手了

大家别介意


[修改于 8 天前 - 2020-02-15 21:53:19]

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23楼
引用 m24h 发表于 22 楼的内容:
超导线圈的磁通不变是指没有做功的情况下做功了还是变的否则就成永动机了举个例子假如有个超导管道给它一个.....

就是啊,我也觉得费解,说做了功还能恢复电流和磁通,实在想不通

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24楼
引用 m24h 发表于 22 楼的内容:
超导线圈的磁通不变是指没有做功的情况下做功了还是变的否则就成永动机了举个例子假如有个超导管道给它一个.....

你这个磁铁根本不会一直加速,过了中点就往回拉了,谁告诉你磁铁在磁场中受力是顺着磁力线来的。

否则的话你把这个超导圆环换成个永磁铁一样会出现你说的现象。

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25楼
引用 radio 发表于 24 楼的内容:
你这个磁铁根本不会一直加速,过了中点就往回拉了,谁告诉你磁铁在磁场中受力是顺着磁力线来的。否则的话你.....

会被拉回来

磁场中磁铁的受力确实永远是顺着磁力线的

要么同极相斥

要么异极相吸

你看整个线路中

磁力线和磁铁的方向永远都是顺着的

如果不是超导环而是普通线圈

磁铁也会通过消耗电能不断运动下去

(错了 请往下几楼看)

。。。。

永磁铁没法代替线圈做成这种拓扑结构

因为永磁铁的磁力线必然发自或者收于其物质表面

只有电磁线圈才能形成空中首尾相接的“无根闭合磁力线“的形式

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 21:54:58]

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26楼
引用 m24h 发表于 25 楼的内容:
不会被拉回来磁场中磁铁的受力确实永远是顺着磁力线的要么同极相斥要么异极相吸你看整个线路中磁力线和磁铁.....

看在你连标点符号都不会用的份上,我专门画个图给你解释一下。

image.png

自己去淘宝上买个U形磁铁和小磁铁,摆成图上这样,你猜这个小磁铁受力是向上呢,还是向下呢?

偷偷告诉你答案:小磁铁摆在靠上的位置就向上,在靠下的位置就向下,和磁力线指哪一点关系都没有。


[修改于 8 天前 - 2020-02-15 21:21:00]

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27楼
引用 radio 发表于 26 楼的内容:
看在你连标点符号都不会用的份上,我专门画个图给你解释一下。自己去淘宝上买个U形磁铁和小磁铁,摆成图上.....

看来我确实那个永动机的想法不能成功

但是仍然认为超导线圈做功后磁通会变化

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28楼
引用 m24h 发表于 27 楼的内容:
看来我确实那个永动机的想法不能成功但是仍然认为超导线圈做功后磁通会变化

你开心就好。

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29楼

上一个反例没想清楚被将军我很愧疚

那么

新的超导永动机来了

继续

IMG_20200215_213800.jpg

一个带磁的超导线圈做成方形

两边通过轴承架在一个永磁铁上

(线圈应上下不对称 这样转过来磁通密度也不同)

由于磁通密度不同

下边的导线将比上边的导线受到更大的力

然后因为“超导即使做功磁通/电流不会变”

所以这个线圈会旋转并发电

大家看这个反例怎么样

现实中普通线圈通电转动的例子如

IMG_20200215_214631.jpg

IMG_20200215_214610.jpg

都可以改成超导永动版

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:25:43]

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30楼
引用 被上帝诅咒的猫 发表于 23 楼的内容:
就是啊,我也觉得费解,说做了功还能恢复电流和磁通,实在想不通

简单总结下,已知:

  1. 超导线圈只要超导回路不断开,其中的磁通不变。

  2. 超导线圈中的电流产生磁动势。

  3. 超导线圈周围的环境构成磁路,插入铁磁弹丸后磁阻下降。

  4. 磁路中磁通=磁动势除以磁阻。

由此可推得结论:

  1. 弹丸进入前和弹丸离开后(在足够远处时)磁路完全相同,磁阻相同为最高,因为磁通不变,磁动势也不变,电流相同。

  2. 弹丸进入线圈后磁阻下降,要维持原有磁通,则磁动势即电流必然减小。

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31楼
引用 m24h 发表于 29 楼的内容:
嗯上一个反例没想清楚被将军我很愧疚那么新的超导永动机来了继续一个带磁的超导线圈做成方形两边通过轴承架.....

谁告诉你磁通不变电流就不会变的。

最重要的一点,你转过180°之后线圈的受力是反向的。用电池做一下这个实验就明白了,你不保留轴承处漆包线的半边油漆是不会转的。建议你向 @刘武青 学习一个,先把实验装置做出来。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:00:54]

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32楼
引用 radio 发表于 31 楼的内容:
谁告诉你磁通不变电流就不会变的。最重要的一点,你转过180°之后线圈的受力是反向的。用电池做一下这个.....

不需要刮一半的

只需要利用洛伦兹力

不平衡的磁场和线圈形状设计

好吧

我把视频搬出来

你看看这些有没有刮漆留漆的可能

你说说

如果电池不用

直接是励磁过的超导线圈会怎么样



[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:09:45]

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33楼
引用 m24h 发表于 32 楼的内容:
不需要刮一半的只需要利用洛伦兹力好吧我把视频搬出来你看看有没有刮漆留漆的可能你说说如果电池不用直接是.....

这个是圆盘电机,你的图上可不是这个。超导回路中用电刷滑环连接一截在磁场中运动的部分,这种方式做功是可以消耗能量的。但是这种结构显然不能被称作是超导磁铁。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:13:05]

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34楼
引用 radio 发表于 33 楼的内容:
这个是圆盘电机,你的图上可不是这个。超导回路中用电刷滑环连接一截在磁场中运动的部分,这种方式做功是可.....

那么圆盘电机也罢

总有种方法

(或者我上图的方法只要线圈上下不对称)

可以让超导线圈做功

这时候还能保持磁通不变吗

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35楼
引用 m24h 发表于 32 楼的内容:
不需要刮一半的只需要利用洛伦兹力好吧我把视频搬出来你看看有没有刮漆留漆的可能你说说如果电池不用直接是.....

如果把电池去掉,换成带电流的超导线,其他条件均理想,静止释放。那超导线(线中的电流)会先加速(电流减弱),速度最大后(电流归零),再减速(电流反向升高),减速到零(电流反向最大),再反向加速(电流方向依然相反,但幅度下降)……循环往复

运动状态有点像机械表里的摆轮游丝

当然,整个过程中,回路里的磁通量依然是不变的。不过这个“回路”需要把电刷的运动也算进去,就是把电刷想象成一根可延展的细超导线。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:23:05]

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36楼
引用 m24h 发表于 34 楼的内容:
那么圆盘电机也罢总有种方法(或者我上图的方法只要线圈上下不对称)可以让超导线圈做功这时候还能保持磁通.....

这种情况的必要条件:含有电刷。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:18:02]

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37楼
引用 radio 发表于 36 楼的内容:
这种情况的必要条件:含有电刷。

实际上 视频中的电刷都不是起换向作用

仅仅起接触作用而且无需断开

好吧

就算用超导电刷

能做成永动机也行啊

仍然能起反例作用

你知道的

你看

我的反例想错过我都认

但是你这个反驳实在无力啊

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38楼
引用 三水合番 发表于 35 楼的内容:
如果把电池去掉,换成带电流的超导线,其他条件均理想,静止释放。那超导线(线中的电流)会先加速(电流减.....

加速减速反向也好

这时候都能带动某发电机旋转吧

或者纯粹往返搅动空气也罢

能量从何而来?

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39楼
引用 m24h 发表于 37 楼的内容:
实际上 视频中的电刷都不是起换向作用仅仅起接触作用而且无需断开好吧就算用超导电刷能做成永动机也行啊仍.....

我说的是电刷滑环,不是换向器,起的在磁场中一部分不动一部分旋转运动的作用,“回路”中的电流和磁通会减小。这种情况显然不属于楼主所说的超导磁铁,要不你找一个带有这种接触滑环的超导磁铁出来?

或者可以这样理解,磁通不变而“回路”面积大小随着旋转一直在“扩大”。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:28:48]

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40楼
引用 m24h 发表于 38 楼的内容:
加速减速反向也好这时候都能带动某发电机旋转吧或者纯粹往返搅动空气也罢能量从何而来?

这个时候确实是会消耗超导回路中的磁能。如果有阻力的话,最终状态是停在电流为零,速度为零的状态。但是,回路里的磁通量依然是不变的。“回路”的定义参考35楼结尾处。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:28:11]

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41楼
引用 radio 发表于 39 楼的内容:
我说的是电刷滑环,不是换向器,起的在磁场中一部分不动一部分旋转运动的作用,“回路”中的电流和磁通会减.....

超导接触电刷只是工艺问题

并非在理论上不可实现

。。。。

上面视频的“电刷”

也可以换成这样

IMG_20200215_223209.jpg

这样就没有电刷了

第一:这样转不转?有没有动能输出

第二:电池去掉 换成一个闭合的励磁后超导线圈

            转不转?有没有动能输出?能一直转一直输出能量吗?

            假如不转了取下 这时超导线圈还有磁通吗?

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42楼
引用 m24h 发表于 41 楼的内容:
超导接触电刷只是工艺问题并非在理论上不可实现。。。。上面视频的“电刷”也可以换成这样这样就没有电刷了.....

这样不行,转不起来。不管用电池还是超导都转不起来

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43楼
引用 m24h 发表于 41 楼的内容:
超导接触电刷只是工艺问题并非在理论上不可实现。。。。上面视频的“电刷”也可以换成这样这样就没有电刷了.....

我说了,这个电刷是个障眼法,起到一部分不动一部分旋转运动,这样回路面积每扩大一点点又可以偷偷按原来的面积来算,这样看“磁通”自然就变小了。

这个图显然是不转的。

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44楼
引用 radio 发表于 43 楼的内容:
我说了,这个电刷是个障眼法,起到一部分不动一部分旋转运动,这样回路面积每扩大一点点又可以偷偷按原来的.....

看来两位都坚持关键是“电刷”

坚持所谓的回路面积“偷偷扩大”

是这类电机旋转的关键

但我很懒啊

不想动手

(如果有兴趣做实验的朋友

最好串个小电阻

直接电池短路还是有点危险的啊)

就这样吧

我继续坚持超导线圈做功可以减少磁通

你们继续坚持超导线圈磁通永恒吧

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 22:57:14]

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45楼
引用 m24h 发表于 44 楼的内容:
看来两位都坚持关键是“电刷”坚持所谓的回路面积“偷偷扩大”是这类电机旋转的关键但我很懒啊不想动手就这.....

很好,开始打滚了。

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46楼
引用 radio 发表于 45 楼的内容:
很好,开始打滚了。

我只是觉得证明自己是很没有意思的事

从来不喜欢做这类没有实用价值的事

我自己想通了告诉大家一下

不相信也没办法了

关键是自己也学会了不少

比如你指出的磁力线错误我也挺感激的

有时候我性子急

第一回帖是否认

后来想想不对

楼主还是有道理的

又赶紧回复觉得可行

大家还是尽量看下来

别被我的疏忽误导

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 23:03:25]

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47楼
引用 m24h 发表于 46 楼的内容:
我只是觉得证明自己是很没有意思的事从来不喜欢做这类没有实用价值的事我自己想通了告诉大家一下不相信也没.....

那我先预祝您能学会标点符号的用法吧。

还是提示一下好了,你知道你画的那个图和视频上面那种有什么区别吗?视频上面那种有有一小段横向电流的安培力是由固定着的磁铁承担的,并不作用在线圈上。

[修改于 8 天前 - 2020-02-15 23:05:39]

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48楼

我喜欢用空格

平时说话都没考虑过标点

所以就当说话一样写上去了

毕竟我文科一般

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49楼
引用 m24h 发表于 44 楼的内容:
看来两位都坚持关键是“电刷”坚持所谓的回路面积“偷偷扩大”是这类电机旋转的关键但我很懒啊不想动手(如.....

没事,不急,这种东西有时候就是挺难在短时间里整明白的。多看看书就好。看多了说不定哪天就突然转过来这个弯了

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