电磁驻波磁场对电流的磁场力作用装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种电磁动量转换机械动量装置，涉及电磁波驻波、电磁动量和机械动量的转换、驻波磁场对电流的磁场力作用、电磁波工质推进装置。
[0002]驻波谐振腔中电磁场通过电磁感应，将电磁动量转换为机械动量，也将部分电磁能转换为机械能，从而实现了驻波电磁场动量向机械动量的传递的工作机制，是电能到机械能的转换装置，实现了电磁驻波磁场作用下的电源能量转换为机械能的目标。
[0003]电磁波与电流系统相互作用是电动力学的一个基本问题。然而，对于特定的电磁驻波和电流系统，通过电磁相互作用，可以实现由电磁能向机械能转换的物理效应。同时发明的电磁动量转换机械动量装置对电磁理论和电动力学的电磁波应力实验教学和电磁波工质推进器发展具有重要的现实意义。
【背景技术】
[0004]电动力学教学中，关于电磁动量和机械动量的转化一直没有很好的实验设备，教学中都是以教科书原文叙述，PPT课件讲解为主，无法用具体实验进行形象教学，本装置克服了上述缺点，可以很好的进行电磁波应力实验的形象教学，并以具体设备运动形式呈现给学生无线电磁动量向机械动量的转化，加深学生学习的兴趣和理解。另外从上世纪以来，人类的空间技术有了很大的发展，越来越多的人造物体进入太空。至今为止，这些人造太空物体的运动推进方法依然采用的是牛顿第三运动定理(有工质推进原理)。按照这一原理，要推动太空人造物体作定向飞行运动，就必须要向相反的方向投射动量相当的燃料。这种推进方式使得太空人造物体在飞行时要携带大量的作为动力能源用的燃料，才能保证太空人造物体的正常飞行。它的缺点是:增大了太空人造物体的起飞重量，能源燃料的使用有不安全因素，飞行控制繁杂，所需经费昂贵。能否找到另外的更经济、更安全的、控制更方便的能够持久飞行的推进方式？这是本发明要解决的技术问题，既电磁波工质推进装置，采用的原理是电磁动量向机械动量的转化技术。
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种电磁波驻波磁场对电流导体的磁场力作用装置，这是一种新形式的磁场作用力装置，可以应用在电磁波与电流系统相互作用的电动力学教学实验和深空飞行器的推进装置方面。是一种全新的电磁波工质推进驱动装置，它由无线电波源、波导馈线、电流导线和波导驻波谐振腔所组成，将电流导线部分插入波导驻波谐振腔中，电流导线外接电源，并使电流导线与波导驻波腔中的磁场保持同一频率和相位，电流和磁力线方向垂直相交；当驻波谐振腔中出现稳定的电磁驻波时，谐振腔产生稳定的磁场对电流导线产生磁场力，即将电磁动量传递给电流导线，这是本装置驻波磁场作用力的产生，当然电流导线也会对驻波产生反作用，这个反作用体现在电磁驻波应力(电磁动量的改变量)上，所以从电流导线的受力大小可以得出电磁驻波应力的大小，从而可以方便的观察到电磁动量和机械动量的转化。
[0006]同样将驻波磁场作用力作为驱动力传递给深空人造物体，可以推动它们在深空进行有效的飞行和运动。本发明了打破了电磁动量和机械动量的转化一直没有很好的实验设备的现状，克服深空有效飞行技术的缺点，不必携带大量的燃料，不需要在深空飞行器上设置有工质发动机，只需安装电磁波工质推进装置就可以实现非常经济和安全的深空飞行。
[0007]本发明的装置是这样实现的:
1、装置主体为驻波谐振腔，电磁波发射源、波导馈线、电流导线和电源所组成，电流导线连接电源，将导线部分插入波导驻波谐振腔，电磁波发射源连接波导馈线，产生的电磁波通过波导馈线进入驻波谐振腔，驻波谐振腔对电磁波反射形成电磁驻波。
[0008]2、电磁驻波在驻波谐振腔中有正交的电场和磁场，驻波谐振腔中的电流导线中通过电流，电流的频率和磁场的频率保持一致，并相互垂直，驻波磁场对电流导线产生磁场力。
[0009]3、电流对驻波电磁场产生反作用，表现为驻波电磁动量发生变化，其大小为电磁波所受应力。
[0010]4、电流导线和电磁驻波相互作用，电流导线在驻波电磁场中受磁场力作用，是将电磁驻波动量转化为电流导线的机械动量，装置中产生的磁场力可以作为深空飞行器的驱动力。
[0011]5、装置的首要特征在于:所述磁场力是驻波电磁场中的磁场对电流导线产生的，电流的频率和磁场的频率保持一致，并相互垂直，电流导线和驻波电磁场是相互作用的二个物质，根据相互作用原理，电磁波应力和电流导线所受磁场力大小为:F=BLI，通过测量磁场力的大小可以形象直观的表现电磁动量和机械动量的大小和转化过程。深空飞行器是指人类送上外太空的各种宇宙飞行器，它们可以是宇宙飞船、卫星、以及其它各种外太空飞行器或探测器。
[0012]6、装置的关键特征在于:调节驻波谐振腔的长度或驻波的频率，驻波电磁场中的磁场随之产生位移，磁力线相对于驻波谐振腔中电流导线发生切割运动，由此产生动生电动势，电能随之部分转化为机械能，这是在驻波谐振腔中的磁场作用下发生的电能和机械能的转化，不同于传统的有源磁场作用下发生的电能和机械能的转化。
[0013]应用前景及展望:
该装置作为电动力学的教学设备，应用于电磁波动量和能量定理的教学，其设计技术提供了直观的表现电磁动量和机械动量的转化方式，打破了电磁动量和机械动量的转化一直没有很好的实验设备的现状，同时提供了一种在深空中进行飞行驱动的新方案，换句话说，深空人造飞行器再也不需要设置火箭发动机之类的推进装置，由此设计原型，经适当改进，即可设计制造出能在外层空间中作自主运动的飞行器。它是以电磁波驻波形成的磁场作用于电流导线的磁场力装置，它会在电动力学的教学和深空探索中的发挥独特作用。
【主权项】
1.一种电磁动量转换机械动量装置，装置主体为驻波谐振腔，电磁波源产生TE极化电磁波在驻波谐振腔中形成电磁驻波，驻波磁场对谐振腔中的同频率相互垂直的电流导线有磁场力作用，装置首要特征在于:所述磁场力是驻波电磁场中的磁场对电流导线产生的，电流的频率和磁场的频率保持一致，并相互垂直，电流导线和驻波电磁场是相互作用的二个物质，根据相互作用原理，电磁波应力和电流导线所受磁场力大小是F=ILB，它将电磁驻波动量转化为电流导线的机械动量，电流导线和电磁波相互作用，电流导线受驻波磁场安培力作用，电磁驻波受电流导线反作用，其电磁动量发生变化，通过测量电流导线所受磁场力可以形象直观的表现电磁动量和机械动量的大小和转化过程。2.装置主要由高功率电磁波源、波导馈线、电流导线、波导驻波谐振腔和电源所组成，将电流导线部分插入波导驻波腔，并串接在电源所提供的电路中，电流导线与波导驻波腔中的驻波磁场保持频率和相位的一致，并且相互垂直；电流导线在驻波磁场中受安培力作用，它将电磁波动量转化为电流导线的机械动量，电流导线和电磁波相互作用，电流导线受驻波磁场安培力作用，电磁驻波受电流导线反作用，其电磁驻波动量发生变化，装置的机械动量增加的同时是电磁波动量的减少，装置的总动量守恒，装置将产生机械驱动力，这个力可以驱动深空飞行器有效飞行。3.装置的关键特征在于:驻波谐振腔的长度可调节或改变驻波频率，驻波电磁场中的磁场随之产生位移，磁力线相对于驻波谐振腔中电流导线发生切割运动，由此产生动生电动势，电源能量有部分转化为机械能，这是驻波谐振腔中的磁场作用下发生的电能和机械能的转化，不同于传统的有源磁场(磁铁和连续电流产生的磁场)作用下发生的电能和机械能的转化。4.根据权利要求1所述的电磁波驻波形成的驻波磁场对电流导线的磁场力作用装置，其特征在于:所述的高功率电磁波源和电流导线电源的功率是在1至10千瓦之间调节；电源的频率是在1M至1G赫兹之间调节；波导馈线长l-100mm，所述的波导驻波腔半径为0.01至1米之间；所述的电流导线在驻波谐振腔是一根高强度和高硬度的导线，其长度在0.01米至2米之间，其强度和硬度应保证将其所承受的磁场力能传递出去，形成整个装置的驱动力。5.根据权利要求1、2、3所述的电磁波驻波形成驻波磁场对电流导线的磁场力应用于电磁波动量和能量定理的教学，其设计技术提供了直观的表现电磁动量和机械动量的转化方式，打破了电磁动量和机械动量的转化一直没有很好的实验设备的现状，其特征在于:所述的实验设备是指电磁动量转换为机械动量，也将部分电能转换为机械能，从而实现了驻波电磁场动量向机械动量的传递的实验设备，是驻波电磁能到机械能的转换装置，实现了在电磁驻波磁场作用下的电源能量转换为机械能的目标。6.根据权利要求1或2所述的电磁波驻波形成驻波磁场对电流导线的磁场力作用在深空飞行器物体上的驱动作用，其特征在于:所述的深空飞行器是指人类送上太空的各种宇宙飞行器，它们可以是宇宙飞船、卫星、以及其它各种深空飞行器或探测器。
【专利摘要】本发明装置是电磁学和电动力学的一个特殊应用装置，对电磁理论和电动力学的教学和发展具有重要意义。本发明涉及电磁波驻波、驻波磁场应用、电磁动量和机械动量转换，本装置可以实现电磁驻波磁场作用下的电能到机械能的转换。本装置填补了在电动力学教学中没有电磁波动量和机械动量转化的实验设备，本发明主要是通过电磁波在驻波腔中形成驻波磁场，该磁场对导体电流有磁场力作用，实现电磁动量向机械动量的传递，同时实现电源能量向机械能的转换，是电动力学的一个特殊应用。本发明在电磁波推进器的实现上具有重要的理论和现实意义，核心技术就是驻波电磁场动量向机械动量的转化，实现航空航天创新型全电推进技术。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN105321408
【申请号】CN201410848011
【发明人】刘忠
【申请人】刘忠
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年12月31日