现在理论物理中的电磁作用理论基础是麦克斯维的电磁变换理论。这个理论可表述为:任意在空间随时间变化的电场可以激发出磁场,而在空间任意随时间变化的磁场也可以激发出电场。这个目前也是光在空间传播的理论基础。对于麦克斯维的电磁变换理论基础本身我认为他使用了这样一个物理或者说是数学模型:一个量的变化引起或者转化为了另一个不同性质的量。使用这样的模型建立一个物理方面的基础理论我认为是不完善或者说是仍然不够本质的。我的理由有两点。第一,一个量的变化引起了或者转化为了另一个不同性质的量应该是有条件的;第二,一个量的变化引起了或者转化为了另一个不同性质的量一定是有一个过程的。而他的电磁变换理论是无条件也无过程的,至少到如今仍然没有,也是无法给出的。或许有人认为这个无条件无过程的理论假设正是电磁原理中不可再深讨的本质基础,那么事实上我更愿意从更为经典的物理角度来建立一个理论并由此来分析现有的几种主要电磁作用原理的本质过程。事实上我就这样建立了一个我认为很好的理论。我在此申明我认为不能够说麦克斯维电磁变换定理是完全正确或错误,而应该说这个理论对于物理而言达到了一个怎样的本质程度。而我所建立的理论的目的是解释电磁作用更为具体的本质过程。对于迈克斯维电磁定理的那些方程我毫不怀疑它们的正确性,毕竟它们的应用是如此的成功。已经是相当成熟的理论了。而我的理论作用是电磁作用过程的具体化,这与麦克斯维理论本身是没有矛盾的。但这并不代表我的理论及解释工作没必要、没有意义。相反它的意义是非常大的。我认为数学和物理是有着本质上的差别的。他的理论可以说是限于数学上的,对于物理而言仍然是不够本质的。迈克斯维电磁定理的建立更多的是从数学入手并结合物理客观实际而得出的。所以它的实际应用性很强。但反过来对于物理本身而言它是有明显缺陷的。首先由于它的研究方法直接导致了一个问题。那就是将电磁力这个力的作用特殊化了。不光如此,从他的理论我们无法看到物质作用的具体而形象的过程,就是像牛顿力学那样的或者其它更为经典的物理过程。千万不要说这些都无所谓。不同性质的力的统一研究是物理学永远的目标。这些研究更不能只停留在数学层面上。一直以来物理学家试图尽量用原有的经典理论来解释新的物理现象和理论并不是没有道理的。所有物理学理论都应有着本质上的相同。这是对于物理学本身的发展而言的。或许你认为那对应用物理的发展没多大用处,那也是错误的想法。物理学无论本质发展还是数学相关的应用发展都需要物理理论本质性的统一。找到了这些统一性我们就才能接近物理真理。实际的物理应用也才会随之而来。过多的从数学入手显然不能达到这一目标。要解决这一问题是必须要从物理本身入手的。看看现在理论物理的发展就知道了。我认为现在的理论物理简直就是掉进了相对论和量子力学的泥潭了。而没有像牛顿力学那样的本质的发展。相对论和量子力学都是物理学家在用旧的经典理论来解释新的物理现象时才产生的新理论。不可否认它们带来的物理学上的进步。但不论这两种理论体系给物理界带来了怎样的活力和希望。但我看见的却是,这些理论的任何一点进步都像是撕开了物理真理的一座座冰山上的一角。这座冰山还没尽入眼前。却又发现了另一座冰山。人们总是不断发现新的冰山。可是却永远无法看到这些冰山的真面目。原因就是他们在建立物理理论的时候忽略了对物理本性的研究探讨。研究方法过于数学化了。这是现代物理学家不可避免要陷入的误区。原因是因为现代数学的发达。现在大家或许能够体会到物理理论统一目标的重要性了。对于这两种理论体系,我认为它们表明物理学界对物理的理解还是存在明显误区的。也就是说这两种理论的形成形态及好坏不光是目前物理学发展的问题。还应是人为的思想上的误区。这里我谈到了物理理论研究目标和入手的根本方法问题。到此为止,目的在于说明我的理论及解释工作的必要性和意义。下面继续我的理论本身。
首先我的理论实际上是从对光的电磁传播相关理论推敲而来。我认为光的波动能量在空间的传播依然需要依靠介质。而这种充满宇宙大部分(并不一定是整个宇宙)的各个角落的物质就是以太,包括原子的原子核,电子,中子,质子等都处于这样的一个环境中。以太物质的称呼和存在假设其实在国外早就提出过。但后来由于迈克逊-莫雷等实验的反面结果而否定。再加上后来麦克斯维电磁理论的发展及成功应用理论物理似乎就彻底抛弃了这个假设。不管现在我再次提出这样的一个假设看起来有多荒谬,我仍然建立了我的理论并以此来解释分析几种主要的电磁作用原理。从结果看我认为这个理论很有前途。相关的论述证明了理论本身的正确性。我认为它还另外揭示了相当重要的东西,能给物理学带来很大的进步。下面正式介绍我的理论的核心内容。 电子绕原子核的空间圆周运动在它所处的以太环境中沿其轨迹留下了一种以太的运动形式。实际上这种运动形式是电子圆周运动作用于以太而形成的,而以太的这种运动形式能反过来作用于电子并使其获得一定的动量。我用图一所示的带有箭头方向的小圈来表示,我将这个小圈叫做流圈。而它就是磁的本质。
试论三相交直流指示仪表在电磁学计量校验的应用
摘要:现代社会对于电能的使用越来越广泛,越来越多的家用电器,工业机械都在依靠电能来进行驱动。作为电磁学计量的重要工具,电能表的校验对于我国电力企业有着重要的意义。三相交直流指示仪表作为电磁学计量校验的重要工具,其在电能表计量校验中的应用对于电磁学计量校验有着重要意义。文中就三相交直流指示仪表在电磁学计量校验中的应用进行了简要的论述。
关键词:三相交直流指示仪表;电磁学;计量校验;应用;电能表
现代社会对于电能的需求不断增加,电能表作为电力计量的重要仪表,其计量校验对于电力企业有着重要的作用。加快电磁学计量仪表的校验,加强电磁学计量仪表校验精度,对于我国电力系统的健康发展以及试用人员都有着重要的意义。
1.常用电磁学计量仪表分析
常用电磁学计量仪表中,常用的计量仪表主要兆欧表、万能表、钳形电流表。针对不同型号的仪表,其测量校验范围也不相同。在使用过程中首先要针对测量条件选用等级相同仪表或档位进行测量。电能表作为电能计量的基础工具,其良好的校验对于电力企业有着重要的意义。三相电能表校验装置是电能表的标准校验仪器设备,它对于我国电能计量有着重要的作用,是电力部门、电能表生产厂家和标准计量部门不可缺少的标准仪器设备之一。目前,这种装置的设计与生产,在原理和技术上都是成熟的,同时其自动化水平和验表的精确度也正在不断提高中。
2.三相交直流指示仪表在电磁计量校验中的应用
本文以电能表校验作为基础,对三相交直流指示仪表在电磁学计量仪表校验的应用进行了简要的论述与分析。
2.1传统校验仪器在电能表校验分析
三相交直流指示仪表在电磁计量校验应用最具代表性的是三相交直流指示仪表在电能表的校验。电能表的校验对于电力部门、电能表生产厂家以及计量部门是一向非常重要的工作,校验准确与否直接关系到这些部门与用电户的切身利益。为了更好的分析其运用,首先对电能表的校验原理与三相交直流指示仪表的工作原理等进行分析。对电能表的校验是在被校表加上一定的电压、电流,根据被测表的读数与实际消耗电能相比从而得出被测表的误差。不同等级的电能表校验装置对标准表有不同的要求,其中国家标准《交流电能表检定装置检定规程JJG597一89》列出了各级电能表校验装置对标准表的要求。程控式三相校表台的流行结构是由原有的半自动化的校表台演变而来的。在这种结构中,系统的整个控制主要由主控单片机来完成。由控制单片机来负责获取各种数据,并对其进行运算,并向各个受控对象发送指令,整个系统的工作的运行由它进行协调。后台计算机主要起数据存取、打印的功能。这种设计方案具有从原有系统升级简单,可以保证原有研究成果的最大利用;同时台体可以在脱离计算机的情况下单独工作。但这种工作方式也有着其较大的缺陷:由于整个系统的协调、运算、控制等工作都在单片机的控制下进行,此方案对单片机的要求较高,会导致系统的故障率提高;同时这个方案又浪费了后台计算机的强大计算能力,使其闲置;另外一方面,这个方案中控制单片机与后台计算机都对系统有一定的控制能力,这样容易产生控制实施时的语义不清,从而使系统发生故障。因此,采用新技术生产的三相交直流指示仪表对电能表进行校验可以有效的避免传统校验仪的弊端,减少校验误差的几率 2.2三相交直流指示仪表组成及其各组建功能分析
目前较为先进且成熟的程控式三相交直流指示仪表一般由由后台控制计算机、通讯控制单片机、三相程控数字信号源、标准表、光电头和误差显示模块组成。采用标准表法对三相电能表进行校验。通过对被测表和标准表加相同的电压电流值,然后根据标准表记录的电能数和被测表所记录的电能数进行比对,从而得出被测表的误差数。其各模块的功能分别为:标准表是采用标准表法进行校验,标准表等级要满足装置的等级要求。可以选一个具有三个功率元件的三相电能表,也可选择三个只具有一个功率元件的单相电能表。具有三个功率元件的三相电能表,三个功率元件产生三路模拟输出相加后经I用变换产生标准表功率脉冲和。因此标准表在任一相为负功率而三相总功率为正时均可准确测量。标准表具有四个电压量程:60V、100V、200V、400V和至少一个电流程:SA。在进行校验时它的接线方式与被校表相同。标准表电压回路接线及电压量程的转换由通讯控制单片机控制继电器自动完成转换。三相程控数字信号源的主要功能是在通讯控制单片机的控制之下,根据不同的要求产生精确的三相电压和电流信号。光电头用以监视被测表的运行情况。每当被测表转一圈后,光电头发出一个脉冲送给通讯控制单片机,当被测表转到用户设定的圈数之后,后台控制计算机开始计算被测表误差。通讯单片机主要为后台控制计算机和前台可控器件提供通信通道。即将由串口发来的指令进行相应的解码后发给前台;另一方面,将前台的数据进行相应的编码后发给后台。通讯控制单片机主要根据后台管理计算机发出的指令控制三相程控数字信号源的开始及停止工作。并根据后台管理计算机发出的指令控制三相程控数字信号源的接线方式及电压电流量程的自动转换。将A一D采样后的数据传输到后台控制计算机,并根据后台控制计算机运算后的结果对电压、电流源进行调控。接收光电头及标准表功率脉冲,并将数据传送到后台控制计算机进行计算。将误差数据送到到显示模块。后台控制计算机主要是负责控制整个校表装置的工作和测试结果数据的存储、查询和打印。
3.三相交直流指示仪表对于电能表校验的特点分析
三相交直流多功能校验装置,是集电能表、交直流指示仪表和交直流电测量变送器三大检定校验功能于一体的,集目前先进技术于一身技术,功能齐全的校验装置。一般采用大规模集成电路,其程控信号源采用数字合成技术和以多组高性能单片机为核心的微机控制系统。通过操作键盘,电压、电流、相位、频率数字化粗细调,对单、三相交直流有功无功功率表、电流、电压、频率、相位表、电测量变送器和各式电能表,实现规程、选点、单点校验。其具有数字合成技术和单片机控制系统;数码显示;配套采用国际先进的双磁芯零误差电流互感器的多功能标准表。数字化粗细调,电流、电压、频率、相位一键到位,并且键盘显示。专用程控键盘校表,无需计算机可实现规程、选点、单点校验。进入单点校验状态时可随时改变校验点。宽量程,无须互感器,确保精度;档位齐全,可自动切换量程。可自动或手动校验交流电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位表和直流仪表及交直流电测量变送器;兼校一块电能表。具有自我保护功能,对电压短路、电流开路实现保护并报警。可与计算机连接进行校验、数据处理、存储、查询、打印及管理。
结论
由于三相交直流指示仪表具有的多种特性,使其在电磁学校验中的应用越来越广,已经成为了电磁学校验仪器发展的重要方向,相信在未来几年里更加严格的校验要求将为三相交直流指示仪表提供更加广阔的发展空间。
参考文献
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电和磁有何关系
电磁,在许多人的印象里,电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟,也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电,必然也会说到磁;提到磁,自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波,它们对于我们来说简直就是如雷贯耳,因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用,它们就是电性和磁性的统一体。
电和磁确实有许多相似之处:带电体周围有电场,磁体周围也有磁场;同种电荷相斥,同名磁极也相斥;异种电荷相吸,异名磁极也相吸;变化的电场能激发磁场,变化的磁场也能激发电场;用摩擦的方法能使物体带上电,如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次,也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。
但在19世纪以前,人们始终认为两者是各不相关的。直到19世纪初,科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。法国物理学家库仑就曾经论证过,电和磁是物质的两种截然不同的性质,虽然它们的作用定律在数学上极为相似,但是电和磁是不会相互转化的。库仑的这个看法在当时成了一种权威的理论。
但后来,电与磁之间的联系被发现了,如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来,法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。
现在我们认为,电和磁是不可分割的,它们始终交织在一起。简单地说,就是电生磁、磁生电。变化的磁场能激发电场,反之,变化的电场也能激发磁场,有电必有磁,有磁才有电。它们总是紧密联系而不可分割的。
电流产生磁场
在“电和磁相互独立”的观点风行欧洲时,丹麦的科学家奥斯特却坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究,他终于在1820年发现了电流的磁效应:在一根直导线的附近放一枚小磁针,使磁针和导线平行,当导线中有足够强的电流通过时,磁针突然偏转,并与导线垂直,证明了电流周围存在着磁场。
如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大,产生的磁场越强。磁场成圆形,围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定:将右手拇指伸出,其余四指并拢弯向掌心。这时,拇指的方向为电流方向,而其余四指的方向是磁场的方向。实际上,这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈N、S极首尾相接的小磁铁的效果。
如果有两条通电的直导线相互靠近,会发生什么现象?我们首先假设两条导线的通电电流方向相反。那么,根据上面的说明,两条导线周围都产生圆形磁场,而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢?不难想象,在两条导线之间,磁场方向相同。这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁,它们的N极和N极相对,S极和S极相对。由于同性相斥,这两条导线会产生排斥的力量。类似地,如果两条导线通过的电流方向相同,它们会互相吸引。
如果一条通电导线处于一个磁场中,由于导线也产生磁场,那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。
1831年8月,法拉第在软铁环两侧分别绕2个线圈 ,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针;另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5类:变化的电流, 变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。并把这些现象正式定名为电磁感应。
如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计,在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时,可以看到检流计指针发生了偏转,而且磁铁抽出的速度越快,检流计指针偏转的程度越大。同样,如果把磁铁插入螺线管,检流计也会偏转,但是偏转方向和抽出时相反。
为什么会发生这种现象呢?我们已经知道,磁铁会向周围的空间发出磁力线。如果把磁铁放在螺线管中,那么磁力线就会穿过螺线管。这时,如果把磁铁抽出,磁铁远离了螺线管,将造成穿过螺线管的磁力线数目减少(或者说线圈内部的磁通量减少)。正是这种穿过螺线管的磁力线数目(也就是磁通量)的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合,就产生电流,称为
电磁感应现象的发现,乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力的发展和科学技术的进步都发挥了重要的作用。