CN111542167A - 管状铁芯及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了管状铁芯及其应用方法，本发明涉及电磁感应领域，本发明公布了管状铁芯这一新的铁芯形式，同时公布了应用管状铁芯增大产生感生电场的方法；本发明包括以下几个部分：将带绝缘层的导线平行于管状铁芯中心线沿管壁内外缠绕在管状铁芯上，将缠绕导线通以变化电流，管状铁芯会起到增大产生感生电场的作用；将管状铁芯套在变化电流上，管状铁芯会起到增大产生感生电场的作用；利用管状铁芯增大产生感生电场的方法，本发明创新了一种制作直线带电粒子感应加速器的方法，创新了一种利用交流电产生感应交流电的方法。

Description

管状铁芯及其应用方法

技术领域

本发明涉及铁芯的形式研发和应用研发，涉及利用管状铁芯增大产生感生电场，涉及创新制作直线带电粒子感应加速器，涉及利用交流电产生感应交流电。

背景技术

对铁芯的研究和对变化电流产生感生电场理论的应用是该发明的基础，变化电流产生感生电场的理论见《变化电流产生感生电场》[J].科技风，2019(02)：248.而目前常用的产生感生电场理论是变化磁场产生电场。

铁芯是重要的增大产生感生电场的元件，铁芯在电子感应加速器中的本质作用是为了增大产生感生电场。本发明创新了铁芯的应用形式和应用方法，本发明的铁芯形状不同于电子感应加速器的铁芯，本发明的铁芯是中空的管状形式，本发明是用管状铁芯增大产生感生电场。通过创新铁芯的应用形式和应用方法本发明创新了制作直线感应加速器的方法和创新了产生感应交流电的方法。根据此管状铁芯增大产生感生电场的方法发明的制作直线带电粒子感应加速器方法相比较电子感应加速器，本质上它们都是利用变化电流产生感生电场的，不同的是，电子感应加速器所用感生电场是圆形的，而本发明所用感生电场是直线形的，本发明克服了电子感应加速器给带电粒子非直线加速所带来的弊端；本专利根据管状铁芯增大产生感生电场的原理发明的利用交流电产生感应交流电的方法，相比不使用管状铁芯的相同情况，增大了所产生的感应交流电。

发明内容

本发明的目的是提供一种管状铁芯及其应用方法用于增大产生感生电场，通过增大产生感生电场发明了制作直线带电粒子感应加速器的新方法和增大产生感应交流电的新方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明管状铁芯，所述管状铁芯为非实心铁芯，呈管状形状。

进一步的，所述管状铁芯用于增大产生感生电场。

管状铁芯的应用方法1：将带有绝缘层的导线沿直的管壁均匀平滑的管状铁芯管壁内外均匀缠绕，所述导线在腔内沿管壁密绕，腔内所述导线与所述管状铁芯的中心线平行；

所述导线的缠绕层数至少为一层；

当所述导线中有变化电流时，在所述管状铁芯中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。

管状铁芯的应用方法2：将直的管壁均匀平滑的管状铁芯套在偶数条互相平行的导线上，导线关于所述管状铁芯的中心线对称；

当所述各导线中有相同变化的电流时，在所述管状铁芯腔内中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。

管状铁芯的应用方法3：将管状铁芯套在传输交流电的导线和被感应导线上，被感应导线回路中增大产生感应交流电。

管状铁芯的应用方法4：将管状铁芯套在其它产生感生电场的元件上，可以增大产生感生电场。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明创新了铁芯的应用形式和应用方法，本发明的铁芯形式不同于电子感应加速器的铁芯，本发明的铁芯是中空的管状形式，本发明是用管状铁芯增大产生感生电场；通过创新铁芯的应用形式和应用方法本发明创新了制作直线带电粒子感应加速器的方法和创新了产生感应交流电的方法。根据此管状铁芯增大产生感生电场的方法发明的制作直线带电粒子感应加速器方法相比较电子感应加速器，本质上它们都是应用变化电流产生感生电场，不同的是，电子感应加速器所用感生电场是圆形的，而本发明所用感生电场是直线形的，本发明克服了电子感应加速器给带电粒子非直线加速所带来的弊端；本发明根据管状铁芯增大产生感生电场的原理发明的利用交流电产生感应交流电的方法，相比不应用管状铁芯的相同情况，所产生的感应交流电大了数倍。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例一中管状铁芯的结构示意图；

图2为本发明实施例二中导线沿管状铁芯的管壁内外均匀缠绕的结构示意图；

图3为本发明实施例二中用实验来说明应用管状铁芯可以增大产生感生电场。

图4为验证本发明实施例二效果的实验，是用电子感应加速器实心铁芯增大产生感生电场的实验，以此来对比图3利用管状铁芯增大产生感生电场。

图5为本发明实施例二中利用电子束演示器检验电子束在管状铁芯中间受感生电场作用和电流的磁力作用时电子束的运动方向。

图6为本发明实施例二中对变化电流产生感生电场方向的一个实验检验，进一步检验变化电流产生感生电场这一新理论，以此来进一步从理论上说明管状铁芯腔内的感生电场方向。

图7为本发明实施例三中应用变化电流产生感生电场理论结合对铁芯的研究，发明的一种利用管状铁芯套在变化电流上增大产生感生电场的方法，利用此方法可以制作直线带电粒子感应加速器。

图8为本发明实施例四中应用变化电流产生感生电场理论结合对铁芯的研究，发明的一种利用管状铁芯套在交流电和被感应导线上以增大被感应导线中产生感应交流电的方法。

图9为本发明实施例四中对一种开放型管状铁芯增大产生感生电场的效果说明，以此来说明管状铁芯可以是多种形式。

图10为本发明实施例四中对弹簧型管状铁芯增大产生感生电场的效果说明，以此来说明管状铁芯可以是多种形状和多种应用方式。

附图标记说明：1、管状铁芯；2、导线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

本发明管状铁芯为非实心铁芯，呈管状形状，管状铁芯1用于增大产生感生电场的。如图1所示，在本实施例中，管状铁芯1的横截面呈圆形。

实施例二

本实施例中公开了一种管状铁芯的应用方法，将带有绝缘层的导线2沿直的管壁均匀平滑的管状铁芯1管壁内外均匀缠绕，导线2在腔内沿管壁密绕，腔内导线2与所述管状铁芯1的中心线平行；当导线2中有变化电流时，在管状铁芯1中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。导线2的缠绕层数至少为一层。

具体来说，本实施例带绝缘层的导线沿着直的圆管状铁芯管壁内外均匀缠绕一层，如图2所示，展示了管状铁芯选用圆铁管(管长约18厘米，内径约6.2厘米，外径约7.2厘米)，并且导线沿着管壁内外均匀缠绕，该导线在腔内沿管壁密绕，密绕导线与管状铁芯的中心线平行。实际应用和做实验时，不一定用圆管，也可以用方管，所用管应关于中心线对称，管的形状、长度、内径、厚度可以根据需求而定。在缠绕管状铁芯的导线中通以变化电流，这样在管状铁芯腔内便会有直的感生电场。

根据变化电流产生感生电场理论，如图2所示在直的管状物体上密绕导线是一种得到较大直线感生电场的方式(可通过改变导线的电流而在管内得到一个较大的平行于管腔内中心线感生电场)。相同的缠绕方式缠绕相同规格的管状铁芯和管状非铁芯(比如铜芯)，应用缠绕后的管状铁芯在腔内产生的感生电场比应用缠绕后的管状非铁芯在管状非铁芯腔内产生的感生电场要大了数倍，可见管状铁芯可以用于增大产生感生电场。当密绕管状铁芯的导线中有变化电流时，带电粒子在管状铁芯腔内不仅要受到感生电场的作用，还要受到电流的磁力作用，带电粒子在管状铁芯腔内管的中心线上，则带电粒子受到的电流磁力作用会相互抵消，从而保证其所受合力为感生电场力而做直线加速运动，这样即可以利用管的中心线位置给电子或者其它带电粒子加速从而制作直线带电粒子感应加速器。

应用管状铁芯可以增大产生感生电场，做产生感应电流的实验来验证这一情况，如图3所示，在图2的管状铁芯(图3所示的管状铁芯是图2管状铁芯的平面示意图，为了能看清电流图3缠绕铁芯的导线画的稀疏了)中心线位置用来检验感生电场的受感应直线导线向两边平行延伸然后在远处连接检流计形成闭合回路，密绕导线中变化电流I变大时，因受感生电场的作用闭合回路中产生感应电流I’，实验显示，在这个实验中用管状铁芯比用管状非铁芯产生的感应电流大了数倍。我实际做了这样的实验：如图3所示，检流计调到第一档，当图3的缠绕管状铁芯的导线两端连接一个1号干电池的正极和负极时，接通或者断开电源的瞬间，检流计指针最大摆幅是差3个小格不到10(检流计读数为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，每个数字间是一个大格，一个大格分为5个小格)；用和图3缠绕管状铁芯的导线相同的导线，用相同的导线缠绕方式缠绕和图3管状铁芯相同形状大小的管状非铁芯(管状铜芯)，以此缠绕后的管状非铁芯(铜芯)取代图3实验的管状铁芯重复做实验，实验显示检流计指针最大摆幅差一个小格不到2；由此可见应用管状铁芯可以增大产生感生电场。图2导线缠绕管状铁芯时导线缠绕了一层，实际缠绕时缠绕层数也可以超过一层，实验显示，缠绕的越多越能增大产生感生电场。

用电子感应加速器的铁芯增大产生感生电场来比较用管状铁芯增大产生感生电场。如图4所示，仿照电子感应加速器铁芯——图4所用的两个相同的圆柱铁芯之圆的周长约18厘米，和图2的管状铁芯的长度相等。将密绕图1管状铁芯的导线平均分成两份分别密绕这两个圆柱铁芯相同的匝数，密绕两个圆柱铁芯所用的导线长度和密绕图2管状铁芯的导线长度相等，将密绕两个铁芯的导线如图4所示相互连接形成两个导线端点，使两个密绕导线的圆柱铁芯形成两个圆柱电磁铁，仿照电子感应加速器之电磁铁N、S极令两个圆柱电磁铁的N、S极对齐，用来检验感生电场的被感应导线(图3实验所用的检验感生电场的被感应导线)在两个圆柱电磁铁N、S极之间绕成一个周长约18厘米的圆后导线两端紧挨着射线状平行延伸远离N、S极连接检流计，此圆和电磁铁的N、S极对齐，此圆面和电磁铁N、S极之圆面平行，如图4所示，检流计调到1挡，用和图3实验所用干电池相同的干电池连接两个导线端点，在接通或者断开电源的瞬间，检流计指针最大摆幅约到9，由此可见用管状铁芯时产生的直线感生电场不比用电子感应加速器铁芯时产生的圆形感生电场弱。

如图5所示，用电子束演示器检验电子束在管状铁芯中间受感生电场作用和电流磁力作用时电子束的运动方向。电子束演示器发射的直线电子束在图2的管状铁芯中间，缠绕管状铁芯的导线连接3节一号干电池，在接通或者断开电源的瞬间，缠绕铁芯的导线中有变化电流I，电子束在感生电场和电流磁场的作用下保持直线运动。

现有技术“变化电流产生感生电场”理论指出，直线变化电流产生的感生电场是和变化电流平行的，做图6实验进一步对这一新理论做一个实验验证和效果说明。如图6所示，用两个边长约4.25厘米的正方体铁块做铁芯，仿照图4给两个铁芯密绕导线形成电磁铁的N、S极，将密绕两个铁芯的导线如图相互连接形成两个导线端点，仿照图4检验所产生的感应电流。检验感应电流的被感应导线在N、S极间围成边长约4.25厘米的正方形后导线两端紧挨着射线状平行延伸远离N、S极连接检流计形成闭合回路，此正方形和两个电磁铁的N、S极对齐且和N、S极的两个面平行，用和图3实验相同的干电池连接两个导线端点，接通或者断开电源的瞬间，检流计(检流计调到1挡)指针最大摆幅约到8.9；改被感应导线在N、S极间围成边长约4.25厘米的正方形为周长约18厘米的圆形后导线两端紧挨着射线状平行延伸远离N、S极连接检流计形成闭合回路，此圆形和前面实验所围的正方形为同一中心，此圆形也和N、S极的两个面平行，用和图3实验相同的干电池连接两个导线端点，接通或者断开电源的瞬间，检流计(检流计调到1挡)指针最大摆幅约为8，改变圆的直径，无论改成任何尺寸，实验都显示检流计指针最大摆幅小于8.2。受感应导线沿着感生电场围成图形时产生的感应电流才最大，由上面的实验可以看出，直线变化电流产生的感生电场是平行于变化电流的，感生电场不是必须是涡旋曲线形的。

本加速器发明的产生感生电场的方法和电子感应加速器产生感生电场的方法作比较：第一、它们的感生电场都是由变化电流产生的(电子感应加速器的电磁铁是变化电流缠绕铁芯——加铁芯不影响其“感生电场是变化电流产生的”这一本质)；第二、感生电场都是顺着变化电流的——或者和变化电流反方向或者和变化电流同方向，电子感应加速器的变化电流是曲线，因此感生电场是曲线，本发明所用的变化电流是直线，因此感生电场也是直线；第三、都是被加速的电子或者其它带电粒子(电子感应加速器一般只用来加速电子)在变化电流的中间，电子感应加速器被加速的电子两侧的电磁铁及其变化电流是对称或者近似对称的；第四、本发明所用的感生电场在直线上，相比曲线感生电场有直线加速的优势，比如电子感应加速器的能量上线，取决于电子沿圆形轨道运动时受到较大的向心加速作用而产生的能量辐射损失，这种辐射损失，是随电子能量四次方迅速增长的，而且电子感应加速器只适合用来加速电子而不适合用来加速其它带电粒子。

实施例三

如图7所示，本实施例中公开了一种管状铁芯的应用方法，将直的管壁均匀平滑的管状铁芯1套在偶数条互相平行的导线2上，导线2关于管状铁芯1的中心线对称；当各导线2中有相同变化的电流时，在管状铁芯1腔内中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。

本发明改观了对铁芯的认识，创新了铁芯的应用形式及应用方法。如图7所示，给同向平行的带绝缘层的多个直的变化电流套上直的圆管状铁芯，管状铁芯内的变化电流关于铁芯的中心线对称且相互平行，通过以上实施例和实验可知，这样即可以利用管状铁芯给中心线位置的电子或者其它带电粒子加速从而制造直线带电粒子感应加速器。实际应用和做实验时，不一定用圆管，也可以用方管，所用管应关于中心线对称，管的形状、长度、内径、厚度可以根据需求而定。做产生感应电流的实验来验证套管状铁芯增大产生感生电场：如图7所示给多个变化电流套上长32厘米的圆铁管，在此管状铁芯中心线的带绝缘层的被感应直线导线向两边延伸然后在远处形成闭合回路连接检流计，管状铁芯套在多个平行的变化电流I上，传输I的导线关于管状铁芯的中心线对称，I变大时，因受感生电场的作用受感应导线闭合回路中产生感应电流I’，用管状铁芯能增大产生感生电场，图7用铁芯比不用铁芯产生的感应电流要大很多——我实际做了实验，如图中7所示，检流计调到一档，套管状非铁芯或者不套任何物体时，检流计指针显示感应电流，指针摆动3个小格；用管状铁芯时，指针摆动2个大格又1个小格。这种应用管状铁芯增大产生感生电场的方法可以用来制作直线带电粒子感应加速器，制作直线带电粒子感应加速器时，管状铁芯也可以是方的直管或者其它形状的均匀对称的直管。

实施例四

本实施例中公开了一种管状铁芯的应用方法，将管状铁芯1套在传输交流电的导线和被感应导线上，被感应导线回路中增大产生感应交流电。

本发明利用管状铁芯可以增大产生感应交流电。如图8所示，把32厘米长的圆形管状铁芯套在带绝缘层的220伏的交流电和带绝缘层的被感应导线上，交流电回路连接200W的灯泡形成闭合回路，被感应导线连接万能表形成闭合回路，被感应导线中产生的感应交流电比不套管状铁芯时大很多——不套铁芯时万能表读数为0.001，套上管状铁芯后万能表读数为0.008，交流电和被感应导线上套的管状铁芯越长产生感应交流电越大。实验表明，管状铁芯可以是整体的一个，也可以是一段一段连接着的管状铁芯或者是不连接的管状铁芯，管状铁芯可以是直管也可以是曲管，为了产生较大的感应交流电管状铁芯中的交流电和被感应导线应尽量挨着或靠近。

图8之增大产生感应交流电和图7之增大产生感应电流原理是一致的，都体现了变化电流产生感生电场理论和管状铁芯增大产生感生电场的效果。

如图9所示，两根导线在两个长约63厘米的铁尺中间，用上下平行布置的两个铁尺模拟开放型管状铁芯，这两根导线一根是连接电源传输变化电流的导线，一根是连接检流计形成闭合回路的受感应导线，如图所示，用一个1号干电池做实验，电源闭合或者断开的瞬间，不放铁板时受感应导线回路的检流计(此时检流计调到3挡)指针最大摆动约1.7个小格，放两个铁板后重复实验，检流计指针约摆动2.1个小格。此应用说明管状铁芯不是严格的管时，也能增大产生感生电场。

如图10所示，用一个1号干电池做实验，令两根带绝缘层的导线中间有一段挨着，其中一根导线连接干电池形成闭合回路，另一根导线是受感应导线连接检流计形成闭合回路，给两根导线挨着的部分套上12个圆珠笔上的铁质弹簧后接通电池电源和断开电池电源的瞬间，实验显示检流计指针最大摆幅约1.2个小格，不套弹簧时最大摆幅约0.8个小格。此实验中管状铁芯是弹簧状的，不是严格的管状形式，其也能起到增大产生感生电场的作用，从图10可以看出，无论是直管，还是弯管，都可以增大其中间产生的感生电场。此实验还显示，套的弹簧越多，产生的感应电流越大，而且弹簧可以挨着，也可以不挨着，都可以增大产生感生电场。

图9、图10的应用说明，管状铁芯可以是多种形式，应用管状铁芯是为了增大铁质空间内产生感生电场。

实施例五

由以上实施例和实验可知，将管状铁芯1套在其它产生感生电场的元件上，可以增大产生感生电场。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不背离本发明实质精神的前提下所做的任何显而易见的改动和应用，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.管状铁芯，其特征在于：所述管状铁芯(1)呈管状，为非实心铁芯。

2.根据权利要求1所述的管状铁芯，其特征在于：包括用于增大产生感生电场的管状铁芯(1)。

3.管状铁芯的应用方法，其特征在于：

应用方法1：将带有绝缘层的导线(2)沿直的管壁均匀平滑的管状铁芯(1)管壁内外均匀缠绕，所述导线(2)在腔内沿管壁密绕，腔内所述导线(2)与所述管状铁芯(1)的中心线平行；所述导线(2)的缠绕层数至少为一层；当所述导线(2)中有变化电流时，在所述管状铁芯(1)中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。

4.管状铁芯的应用方法，其特征在于：

应用方法2：将直的管壁均匀平滑的管状铁芯(1)套在偶数条互相平行的导线(2)上，导线(2)关于所述管状铁芯(1)的中心线对称；当所述各导线(2)中有相同变化的电流时，在所述管状铁芯(1)腔内中心线位置的带电粒子可因变化电流产生感生电场在腔内受感生电场作用而加速，以此可以制作直线带电粒子感应加速器。

5.管状铁芯的应用方法，其特征在于：

应用方法3：将管状铁芯(1)套在传输交流电的导线(2)和被感应导线上，被感应导线回路中增大产生感应交流电。

6.管状铁芯的应用方法，其特征在于：

应用方法4：将管状铁芯(1)套在其它产生感生电场的元件上，可以增大产生感生电场。

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