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电路谐振能是怎样产生的

发布时间:2014-03-31 23:14:30     被浏览:

电路谐振现象是公认的,但产生能量问题,当代电工书是否认的。这就产生一个矛盾,没有能量产生,电流或电压怎么能增大呢?这能符合能量守恒定律吗? 
无功功率是无中生有的吗?假如说无功功率不代表能量,那么负载做功大小,为什么都与无功功率多少有联系呢? 
从当代实践中看,调谐振电路具有选择信号的能力,与无功功率有关系;在电力系统中,也要补偿无功功率.........。 
有许多人说:“电容器是储能元件,能提高总电路中的有功功率因数,不能输出大于输入”;还有的人说:“有人销售所谓“节电器”,实际就是一个电容器,那是骗人的。”通过此段话可以看出,研究电路谐振理论的重要性。 
提高总电路中的有功功率因数,是事物的表面现象,实际是电路中能量增大的结果,这个能量就是书中讲的“内电动势”。 
为什么书中不承认“内电动势”代表能量呢? 
除了人们对无功功率认识失误外,就是人们不知道能量是怎样产生的,认为电容器是储能的,不会增加能量,它消耗多少能量,就输出多少能量,绝对不会增加能量。 
对此问题本人探讨如下: 
1、能量与物质的关系:能量不是物质,二者是不同的事物,物质输出去多少,再送回来还是多少。物质只有通过物理或化学反映后,才能转化为能量。 
2、宏观物体运动与微观电子运动之间的关系: 
(1)在宏观力虽然有千万种,但从做功方面分析,只有两种力: 
①对物体做功的力称为“作用力”; 
②物体本身具有的惯性力称为“反作用力”。在反作用力中又分为两种:A、物体的重力即“保守力”,它本身不消耗能量;可以补偿;B、磨擦力即称耗散力,转变为其它能量,不能补偿。 
(2)在微观电子运动的力虽然也不少种,但对于导体中的电流来说,也只分为两种力: 
①对自由电子做功的力即“作用力”称为电源电压; 
②自由电子运动中的惯性力即“反作用力”称为阻抗。在交流电路中阻抗分为两种:A、感抗或容抗与宏观重力相同,都是一种“保守力”,它本身也不消耗能量;可以补偿。B、纯电阻与宏观磨擦力相同,把电能转变为热能,不能补偿。 
(3)宏观功与微观功的关系 
在宏观作用力对重力反作用力做功时,消耗能量,这是人们公认的。表现在,作用力减少。功率等于物体重力与加速度的乘积。 
在微观作用力(电压)对感抗反作用力做功时,书中不承认消耗能量,但承认产生电压降。请问:电压降说明什么呢?电压是代表能量的,有电压降就是说明能量减少的。 
电感负载一半时间做正功,一半时间做负功,怎么会产生电压降呢?是因为电感作正功与做负功的时间不同,二者不能互相抵消,尤其是当感抗作正功时,电源电压却做了负功。 
从总电路方面分析,任何瞬间负载没有减少,电源电压也没有增加,只是在一半的时间中负载与电源互相转变,因为负载是做功的,所以在计算时就把电源电压消耗的能量,当成负载消耗的能量,电压降是感抗消耗能量的重要标志。 
在纯电感负载中,无功功率量纲等于电流与电压的乘积。书中无功功率的计算公式是正确的,书中承认感抗即反作用力存在,不承认感抗消耗能量,是没有根据的,世界上没有反作用力,不消耗能量的;另外无功功率量纲的存在,就是消耗电能所做的功。 
书中否认无功功率的物理意义,就产生宏观与微观的矛盾,理论与实践不统一。 
3、电路谐振能是怎样产生的? 
(1)在宏观力学中,补偿与能量的关系:补偿在科学技术方面含义是不准确的,什么情况称为补偿呢? 
所谓补偿就是外力对物体的重力做功时,使用配重,充分利用保守力做功,例如,在矿井提升矿石时,用双罐笼提升。一边向下,另一边向上,当配重物体的重量等于提升物重量时,提升矿石消耗的能量很少,这种配重所做的功与外力做的功性质是一样的,可称为补偿,更科学的讲,是作用力增加的结果,是能量增加产生的。 
如果把其它各种损耗略去不计,则提升矿石就不消耗能量,如果从提升矿石方面分析,可以称为节能或增加能量。 
这种能量是从哪来的呢?是一种物理现象,是充分利用保守力的结果。在宏观利用配重等虽然不能永动,但也不能否认配重物体不能做功,补偿实质就是增加能量。 
(2)在微观含有电感与电容的电路中,与宏观双罐笼提升矿石性质是一样的,感抗好比是提升物体的重量即“反作用力”,电容器中的容抗好比是配重体,当感抗等于容抗时,只有纯电阻消耗能量。如果电阻消耗的能量略去不计,无功功率则不消耗能量。 
但感抗是客观存在的“反作用力”,输出无功功率就是节能或增加能量产生的。电容器为什么能起到配重的作用呢?这是因为感抗与容抗性质相反,互相差180度,因为时间相同互相抵消。 
电容器能改变电子流动的方向,使“反作用力”转变为“作用力”,因“作用力”增大,即产生“内电动势”,所以电流或电压增加。 
在电感与电容并联电路中,当纯电阻很小,感抗等于容抗时,负载中的电流为什么大于输入的总电流几倍或几十倍呢? 
此现象好比宏观自由落体运动一样,因为纯电阻很小,略去不计,在纯电感与电容的电路中反作用力互相抵消为零,电源电压大小不变,它好比是宏观物体的重力,自由落体从开始时以匀加速度往下落,速度随时间不断地增大,初速与末速相差几十倍,当最大速度与空气的阻力的乘积与重力相等时,就以恒速运动。 
同理,自由电子在电感与电容的电路中,在外力电源电压的作用下,自由电子流动的数量也是匀加速度的增大(电子运动速度不变,电流是指自由电子的数量),初时的电流(速度)与末时的电流(速度)也要相差几倍至几十倍。当电流与纯阻乘积等于外加电压时,电流大小才能不变,即恒电流(速度)运行,这时的电流就是谐振电流。 
此现象利用电容器储能观点是无法解答的,只有利用力学理论,才能说明电路谐振的本质。才能说明电流或电压增大的原因。 
电流与水流一样,研究水流的书称为《流体力学》,同样,研究自由电子流动的理论,也就应称为电子运动学,简称《电子力学》。 
总之,电路谐振时电流或电压的增加,就是能量增大的结果。它是充分利用“保守力”产生的,是人类征服大自然的结晶,是一种物理现象,它产生的能量可称“物理能”、“谐振能”,也可称为“智力能”,又可称为第三能源。 
有人说:“电路谐振输出不能大于输入,只是在感抗与容抗之间振荡,它不能做功。” 
对此问题看法是不全面的,如果说有功功率不能输出大于输入是对的,因为补偿的不是有功功率,有功功率不能补偿。 
对于无功功率和视在功率说,输出就是大于输入,负载中的电流大于输入的总电流,就是输出大于输入的铁证。 
无功功率是否能做功,就是要看无功功率变化,对负载做功大小的是否有影响。有功功率能做功,就是说有功功率的变化,与负载做功大小有关系。 
同理,如果无功功率的变化,也与负载做功大小有联系,也就说明无功功率能做功。从实践中看无功功率是不可缺少的,证明无功功率能做功。即使它在电动机中不能产生转矩,但它也会和铜损一样,是不可避免的,是电动机做功时所需要的电功率。 
从实践现象分析,无功功率在电动机中能产生转矩,因为交流电动机中的旋转磁埸,是与视在功率成正比,无功功率能产生交变电磁埸。 
从异步电动机中的定子和转子产生的两个磁埸方面分析,有功功率产生的两磁埸方向相反能做功,无功功率产生的两个磁埸方向也相反,同理也能做功,因为两者产生的磁埸相对位置是一样的。 
另外在异步电动机转子通电导体中,它的等效电路是纯电阻与电感的串联电路。从实践中分析,当纯电阻为零时,有功功率因数也为零,按照书中观点,电动机不能做功,实际上电动机做功最多。 
当感抗为零时,有功功率因数为最大等于一,但此时电动机却变成了电炉,无法做功。 
不论什么人可以否认电路谐振能的存在,但不利用它是不行的。就像一个人不知道吃饭,对人身体有用处,但人人都必须要吃饭一样。如果了解吃什么,对人身体有好处,就会对身体有更大的帮助。

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