CN1058676A - 静电发电法 - Google Patents

Abstract

静电发电法是关于能源和电源方面，有关发电方 法和发电技术的发明。是用来解决利用静电场进行 发电问题的。它是利用电势能进行发电。发电机由 带电体和一小段导体构成。

Description

静电发电法是关于能源和电源方面。有关发电方法和发电技术的发明。它打破传统发电理论，不用燃料、水力、风力、海波力、核能、太阳能等任何外界能源发电，也不用现有发电方法和发电技术发电。

静电发电法。是根据静电理论和电源理论，解决利用静电场进行永久发电，使静电场释放电场能，将静电能，转化为动力电能输出的问题。现在发电是消耗其它能源，发生电磁感应，实现温差效应、发生化学反应等。在电源内部得到所需要的非静电力，推动电子运动形成电流，并且发电机须配备动力机等。整个发电系统相当笨重，而本方法可不消耗任何外界能量，利用静电力充当电源内部所需要的非静电力，直接推动电子运动形成电流。发电机主要由提供电场的带电体和一小段导体构成，整个系统相当轻巧。

静电发电法，利用静电场发电的关键是，使静电场分开的正负电荷所产生的电场，不全部分布在导电物质即电源内部。而是使一部分分布在导电物质即电源内部，另一部分则分布在导电物质即电源外部空间。从能的角度讲，就是将静电场对电荷所做的功。不能全部转化为焦耳热，必须全部或一部分转化为静电场所分开的正负电荷的相对电动势能。

如图1所示：两带等量异号电荷的平行板，产生匀强电场。AB导体穿过电板，一部分在电场内，两端在电场外。在电场的作用下，发生静电感应。图中带箭头的电荷表示在电场推动下运动的电荷。导体中有电流通过，但很快达到静电平衡状态。因此要想永远发生静电感应，就不能发生静电平衡。发生静电平衡，是由两个因素造成的：一是电场强度不变造成的，二是电荷堆积造成的。而电荷堆积，是由于电荷运动速度太小，电荷冲不出电场，电荷的动能全部转化为焦耳热，使得电荷所形成的电场全部分布在导体内部，阻止了静电感应。而造成电荷运动速度太小的因素有两个：一是电场强度小，电板电压小;二是导体电阻大，可见利用静电场进行发电，可以有三种途径。对于使电场强度变化的方法，可以保持两极电压不变，改变电板距离去实现。当两电板距离减小时。电场强度增强，导体继续发生静电感应，且已经感应出的静止的正负电荷堆，由于惯性将被闪出电场，它再向中间移动是不可能的，因为随着电板的移动，同性电荷堆会不断的被闪出，它只能向两极移动，两极正负电荷堆在空间产生电场，形成电压。当电板距离变大时，电场减弱，感应出的正负电荷所产生的电场将大于外电场，它们在导体中和，而发不出电来，并且电板靠近时，所发出的电流强度是由电板移动的速度决定的，带动两电板移动需要克服摩擦阻力做功。因此，这种发电机是没有意义的，不能实际应用。对于增强电板电压的方法，是可以发电的。但电压过高，可能会引起电板间、电板与导体间火花放电，因此对于超高功率的发电机，不可单独采用本法。所以，最好的方法是增强电板电压，减小用来发电的导体的电阻。这样发电机输出功率将会非常大的。我们知道，电荷受力被加速，电荷不受阻力时，所达到的速度比有电阻时大的多。并且，电荷不受阻力时，它运动的轨迹并不是沿着电力线运动。因此，倘若图1AB导体无电阻，由于惯性，负电荷将以很大速度运动，冲出电场，达到B端。正电荷继续运动，冲出电场达到A端。这里假设正负电荷都能自由移动。这样，所分开的净电荷数量，较电荷冲不出电场所分开的数量大的多，AB两端正负电荷产生电场，一部分分布在原电场外部空间，这就是电源电压。另一部分分布在导体内部，这部分被原电场抵消。从而不发生静电平衡，原电场将继续搬运电荷。当分布在导体内的部分电场，同原电场分布在导体内的部分，相等时，达到平衡状态。两极建立一定电压。这种情景实际是很复杂的。实际上，当平衡时，电场内的那部分导体，左边靠近电板的部分上面，也有正电荷，它同A端正电荷相互排斥，抵消了左端电场外导体内电场。右边靠近电板的部分，上面也有负电荷，它与B端负电荷相排斥，抵消了右边电场外导体内的电场，而左边的所有正电荷同右边的所有负电荷共同产生的电场，同原电场分布在导体内的部分抵消。这样，导体所有部分内部均无电场。当用导线在原电场外部即外电路，连接后，导线中会有电流通过。这样打破平衡，原电场分布在导体内的部分，重新在导体内出现，继续搬运电荷。电源正常工作。

图2为发生电磁感应时，作为电源工作时，外电路用导线连接，内外电路电场分布图。图中，磁场B正在均匀增强，带箭头的线为电力线，较粗的导体表示线圈，下面较细的一小段导体表示外电路导线。它同静电发电机工作时，内外电路电场分布图一样，如图3所示。图3中较粗的导体为电场中的导体，较细的导体为导线。带箭头的线表示电力线。

可见，静电发电法，是利用静电场推动电荷运动，将电荷速度达到高速，再利用惯性方法或同种电荷相斥异种相吸的方法，使正负电荷跑出静电场区，分向两极，两极上正负电荷所产生的电场一部分或全部分布在两极之间的空间。另一部分分布在提供电荷的导电物质内部或静电场内部，这部分被静电场抵消。分布在两极之间的空间内的电场，同静电场或正、负净电荷堆所产生的电场，一起构成闭合电力线，推动闭合电路中电荷运动，形成闭合电流。这里所称的提供电荷的导电物质可以是固态、气态和真空中的电子流及非真空中的电荷流。这是从场的角度讲。而从能的角度讲，静电发电法，是利用静电场对电荷做功，使电荷获得足够的动能。使电荷将在静电场中的电势能转化为动能。再利用动能和电势能相互转化的方法，使动能克服静电斥力做功，将动能转化为电源电势能即电源电能，形成电动势。电荷再通过闭合运动，进入电场。使自身电势能再生。在有电阻的情况下，这足够的动能，一部分转化成焦耳热，另一部分转化成了电势能即电源电能，在没有电阻情况下，这部分动能无法转化成焦耳热，它必然全部转化为电势能即电源电能。

利用静电发电法，制造超高功率的大型动力发电机的两个因素：一是提供静电场的带电体的电压足够高，产生的静电场强度足够大;二是用来发电的提供正负电荷的物质没有电阻或电阻较小。

电荷移动时，没有电阻的方法有电子发射，超导体等。等离子电阻较小，而且是气态，气态物质惯性较大，也可以用来发电。下面以超导体为例，说明静电发电方法的工作原理。

因为静电场的分布方法很多，超导体在电场中按放的位置和形状的方式也很多，并且由于超导体没有电阻，静电感应后，超导体中电流一旦被激起后，在不受相反电场力的情况下，不会停止流动，都必然流出电场，因此都可以发出电来。所以利用超导体进行发电的方法方式很多。现在只列举三种情况，说明它的工作原理即可。

直流发电

方法之一。如图4所示：1.为互相平行，面积相等的正方形金属板。利用直流电源，使它们带上正负电荷。金属板表面要光滑，以防发生火花放电，两板距离较近，板间建立电场。2.为粗细均匀，表面光滑的超导体细丝，从正方形电板中心穿过。电板中心小孔非常小，让超导体刚好穿过，而不能让超导体接触任何一块电板，超导体按图中形状按放。超导体粗细不均匀，表面不光滑，会有净电荷停留，会屏蔽电场在导体内的分布。3.为屏蔽用的金属网罩或金属纸，金属布等，要求有弹性，不致折断。图中虚线全部是屏蔽网。主要目的是使电场外的超导体屏蔽，使之不受边缘效应影响。用来只屏蔽超导体的屏蔽层，可做成小细桶状，使超导体在桶内。注意：在电板小孔内的二小部分超导体要加以屏蔽。这样，电场内超导体在电场的作用下，电子加速运动，如图中所示，由于惯性，它会继续运动跑出电场到达B端。实际上，电子到达B端的速度是电流传递的速度，是光速。因为净电荷堆不可能在导体内部长距离运动而不对导体内其它自由电荷产生影响。A端在B端电子感应下，出现正电荷，感应出的负电子受到排斥力作用加速运动，沿导体到达电场中的正电荷堆，去中和正电荷堆，它的传递速度也是光速。这AB两端在原静电场外部空间产生电场，建立电压。

有时，由于特殊情况，造成电场内导体上有净电荷堆积。如超导体很粗，但外电路电流又很小，电子运动速度很小，有的冲不出电场，出现净电荷堆，发电机电压会不足，甚至发电停止，为了不停止供电，这种情况下，可使用往复运动系统解决，即令电板往复运动。改变两电板距离，使电场强度不断变化，导体不会发生静电平衡。只要保持电板电压不变，无论怎样移动电板，发电机输出电压不变。图5为往复运动系统，带动两电板相向运动。图5中，1为小型动力机，带动2曲柄转动，曲柄转动会引起3连杆往复运动。4为轨道，使左边连杆能够水平直线往复运动。5为用来发电的电板，即图4中1。6为带等量同种电荷的面积较5大的金属板。可连在高压电源正极或负极上。增大电板面积或调节电板距离，使两电板斥力，恰好与下面电板引力相等。这样可匀速往复运动。对于6也可以换成同性极电磁铁。其斥力可改变电流大小调节。连杆与电板要用电介质绝缘。这一系统主要在发电机起动时使用或发电机电压不足时使用。当发电机正常工作后，电场内超导体内就没有净电荷了，就不必使用这一系统了。因为即使表面或里面有净电荷，它会被高速运动的电荷冲出电场，冲向两极。

方法二，图6所示，四块面积形状都一样的正方形金属板，按图中a、b、c、d编号，a、b和c、d都分别带等量异号电荷，距离较远，其远的程度是相对于产生匀强电场时电板距离很近而言，如电板面积是1平方厘米时，b、c两电板间距离可2厘米或3厘米即可。a、b或c、d分别带等量同种电荷，靠的很近。用接地金属纸或金属布将里面两块即b、c两块屏蔽，图中接地虚线即为屏蔽罩。这样bc不能在bc间隙内产生电场。也就是说b、c间隙内无电场，而a与d则产生电场，分布在整个b、c间隙以外的空间。电力线在图中省略。图中1为粗细均匀，表面光滑且很直的超导体，从四块电板中心小孔穿过，在小孔内的小部分超导体应用金属纸做成的小细管屏蔽，以防小孔边缘效应。这屏蔽管长度可比左边a板与屏蔽面间距离和右边d板与屏蔽面间距离稍长出点，以有效屏蔽。电板上小孔很小，让屏蔽细管与超导体刚好穿过，而不接触任何一块。屏蔽管与超导体间有层介电纸，以防二者接触。这样，bc间隙以外的超导体，在空间电场的作用下，发生静电感应。电子由左边无阻力的通过四块电板，到达右边。如图所示。实际上，左右两边及bc之间超导体内的自由电子同时运动，电子由左边传到右边的速度，是电流传递速度，是光速。因为净电荷堆不可能在导体上长距离运动，电流即运动电子一进入无电场区，即bc间，因为那里电子还没有移动，运动电子便成为净电荷堆，它产生电场，立即推动附近电子向前运动，附近电子刚一离开原来位置，它们又成了净电荷堆，产生电场，又立即推动其前面电子运动，这样就成了电场在导体上传播。这同远距离送电，一合开关，电流就有，道理一样。这样，AB两极建立电压。电源正常工作后，穿过四块电板的直线部分超导体表面内部均无净电荷存在。说明，图6去掉ab或cd也可以发电。图7所示：两个带等量异号电荷的内外直径及长度相等的金属圆桶壳。每个桶都是由几块彼此绝缘的弧形块组合而成。组和方法是将每块弧形块按顺序固定在介电质圆桶外。各块彼此间有层绝缘漆隔开。每块弧形块都单独与静电电源用导线相连。两圆桶里面相对的那部分外壳，都用金属纸罩或金属网罩，屏蔽掉所产生的电场，如图中接地虚线所示。在每桶中间，横截面圆心的连线上。各有两个小孔，让粗细均匀表面光滑的超导体刚好穿过，而不接触。图中1即为超导体。由于静电屏蔽，两圆桶间隙部分没有电场，又由于导体壳的性质，每圆桶内腔空间也无电场。以防小孔边缘效应，可以将两圆桶内部分超导体用金属纸，做成的小细管屏蔽，如图中虚线所示。这样，两圆桶没有屏蔽的部分在空间产生电场，超导体在空间电场的作用下，电子加速运动，横穿两圆桶到达右边。整个超导体上电子实际上几乎同时运动，如图所示。这样，AB两极有了净电荷，产生电场，建立电压。由于净电荷进入无场区后，在无场区导体内产生电场，推动无场区内电子运动，因而电源正常工作时，整个闭合电路的电力线和电流线是闭合线，超导体上无净电荷，两极除外。说明，单独一个桶壳即图7去掉一个桶壳也可以用来发电。图8所示：八块面积、电荷数量（但有正负之分）都相等的图中左右长的长方形金属板。分为两组，两组距离很近。每组四块电板都靠得很近。各块中间，只隔层介电纸或绝缘漆。各块长方形中心以内即左边一组长方形中心以右，右边一组长方形中心以左，都有个小孔，让粗细均匀表面光滑的环形超导体图中1穿过，但不得接触。超导体各小孔内的部分，必须用接地金属纸或布做成的小细管屏蔽，以防各电板间隔不够小，产生小孔边缘效应。如图中虚线所示。这样，两组电板，在空间产生环形电力线电场，两组外边，边缘效应除外。超导体内电荷在环形电场作用下，分向两极，在两极产生电场，建立电压。这种发电机电场同电磁感应产生的电场形状很相似。只是每组小孔隙内无电场，因而电力线只在很小两段没有闭合。

方法三，图9所示，1为互相平行的正方形金属板，距离较近，利用直流电源，充上静电，使两板间建立均强电场、2为粗细均匀，表面光滑的超导体细丝，从电板中心的小孔穿过。小孔很小，让超导体刚好穿过而不接触。超导体与两端超导材料做成的半球壳3相连接。虚线4为屏蔽金属网罩。其目的是使电场外的超导体部分和球壳不受电场影响。注意，一切按装完毕后，才能利用高压电源使两金属板带上等量异号电荷。这样，超导体中的电子，在电场的作用下，向左运动，到达A球壳外表面。而右端感应出的正电荷由于失去了左边负电荷的吸引，成为一孤立净电荷堆，它要向四周产生电场，由于静电斥力，它要向各方运动。但左边受原电场排斥，只能向右运动达到B球壳外表面。AB两球壳外表面电荷所产生的电场全部分布在球壳外部空间。由于导体壳的性质，不能分布在球壳内腔。从而不能达到静电平衡，原电场继续搬运电荷。AB建立电压。这种发电机，即使没有用电器，也要用导线连接AB。

交流发电方法，同直流发电方法相同。只是用来发电的带电体或金属板接在交流电源上即可。如果需要发三项交流电，就利用三个发单相电的系统并联，三组金属板或其它带电体，分别接在三相交流电源的三组电极上即可。

静电  发电法的补充说明

1.静电  发电法机的电压与功率计算。

①设：提供静电场的两金属板间电压为U。两板间距离与电场中导体长度相等，为d。板间场强为E。发电机电动势为E②如果静电场移送的电量为q，所做的功为W＝qU。

解①：则E＝ (U)/(d) ，ε＝Ed＝ (U)/(d) d＝U。

解②：ε＝ (W)/(q) ＝ (qU)/(q) ＝U

可见，发电机的电动势等于外电场两极板间的电势差。

其功率计算时，测出或计算出电压为U时超导体所达到的电流最大值，根据P＝IU。计算即得。

2.若利用其它没有电阻或电阻较小的物质或方式发电，其方法与超导体方法及要求相同。不再重复说明。

3.发电机中用来发电，推供强电场的带电体上的高压电，由高压电源提供。但这种高压电源并不是指动力高压电源，而是静电高压电源。主要用它来维持带电体上的高电压，使带电体上漏失的静电荷，得到及时补充即可。它消耗能量很少。它可以是静电起电机高压电源。也可以用升压器，将几伏或几十伏的小功率电池，升成几万伏甚到更高的电压。也可以利用自身所发出的电，作为自己的高压电源，但须先用外界高压电源将发电机起动起来。所需交流高压电源，可将直流转化为交流，也可将小功率交流发电机升压。因实现高压，而消耗的少量能量，可由发电机供给。带电体与高压电源用导线连接。所用导线必须用接地金属网或金属布、纸等屏蔽。发电机必须一切按装完毕后，才能连通高压电源充电，发电。在这之前，高压电源两极不得靠近两条导线，更不能靠近发电机。发电机不要空载发电，特别是图4发电机，以防超导体上净电荷堆积。

4.超导体若无刚性时，可附在有刚性的电介质表面上，但必须按要求，超导体粗细均匀，表面光滑，要求直的部分很直。超导体向电场中按放时，可用一条很直的超导体，先穿过电体或电板后，再按图中形状要求弯曲。超导体的转弯处，由于电流很大，电子运动速度很大，所需要的向心力也很大，应将超导体转弯处支承在刚体上并固定牢固，注意绝缘。

5.用来发电，产生电场的带电板或其它形状的带电体，可以是任何刚性材料。并应固定牢固，因为电压太高，电体间引力很大，电板或其它带电体面积和距离可大可小，它可以是超导体横截面积数值的十倍至百倍皆可。只要产生的电场，能按要求对超导体要求发生静电感应的部分，发生作用即可。

6.超导体的粗细度和电板电压高低，可根据所需功率决定。但总的原则是：高电压、细导体。交流发电机，超导体不宜过细，电压也不宜超高。若需要电压很小的发电机，可利用很细很细的超导体。

7.用来屏蔽电场的金属网、金属纸、金属布等，要与电板或超导体靠得越近越好。但中间要用一层最薄，绝缘效果最好的介电纸膜隔开。用来屏蔽超导体的金属布，要做成细管状，让超导体穿过，二者之间也要用介电膜隔开。用来屏蔽电板的金属罩，要与电板形状相同，面积较电板稍大点。用来屏蔽其它形状的带电体的金属罩，金属罩要与要求屏蔽的面的形状相同，面积也要稍大点。电板上的小孔与屏蔽层上的小孔，在一条直线上时，屏蔽层上的小孔要比电板上的小孔小些，以有效屏蔽。注意，因为电板上小孔有边缘效应，在小孔内的超导体要用细管金属屏蔽。管的长度要大于小孔长度，即金属管两头要在小孔外，金属管即不能接触电板，也不能接触超导体，三者彼此绝缘。

8.发电机带电体表面须附层高性介电物。以防净电荷损失太多，提供静电场的电压不足。提供电场的电源电能消耗较大。注意：发电机要罩上电介质外壳，绝对密封。严禁尘土进入，粘附在内部各种机件上。否则，发电机将会停止工作。

9.发电机电源AB两极必须距离很近，以加强两极间在空间的作用。

Claims (10)

1、本发明是关于静电发电法的发明，其特征是利用静电力推动电荷运动做功发电。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是利用电场分开的正负净电荷所产生的电场，一部分或全部分布在电源两极之间的空间，建立电源电压的方法。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征是利用惯性方法或同种电荷相斥异种电荷相吸的方法，使电场分开的正负净电荷跑出静电场区，分向两极。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征是利用电荷在电源内部移动时，没有电阻作用或电阻较小（例如使用超导材料）的方法。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征是利用高压电提供强电场的方法。

6、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征是发电机主要由提供电场的带电体和提供电荷的导电物及发电机电介质防尘外罩构成。

7、根据权利要求6所述的发电装置，其特征是提供电荷的导电物一部分在电场内;一部分在电场外，此导电物两端既为电源两极，两极相距很近，以加大两极上正负净电荷空间相互吸引力

8、根据权利要求1所述的方法，其特征是利用了静电屏蔽的方法。

9、根据权利要求2所述的方法，其特征是电源内部提供电荷的导电物粗细均匀，表面光滑。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征是提供静电场的带电物表面附有高性电介质，以防带电体上净电荷漏失。

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