感应电动势（精选十篇）
感应电动势 篇1
关键词：高考理综试卷,感应电动势,新课程改革
对于2013年高考理综试卷, 新课改后第一年高考的贵州、甘肃等省份, 采用了新课标Ⅱ试卷, 将之与课改多年的黑龙江、云南等省采用的新课标Ⅰ试卷和广西采用的大纲试卷进行比较, 如表1可知, 新课标Ⅰ、新课标Ⅱ和大纲试卷中力学和电磁学的内容均为必考试题, 所占比分较大, 其中电磁学的内容在新课标Ⅰ、新课标Ⅱ和大纲试卷中分别为51分、45分和51分, 占物理试题总分的比例分别为46.4%、40.9%、42.5%, 新课标Ⅰ试卷中电磁学所占的比例最大。
一、三套试卷对感应电动势的考查电磁学内容试题题号、分值和涉及
1.该知识点所占的比分16 (6) 17 (6) 18 (6)
对三套试卷电磁学试题所涉及的知识进行分析可知三套试题都考查了带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动及感应电动势;新课标Ⅱ、新课标Ⅰ试卷考查了场强的叠加原理、多用电表的使用, 新课标Ⅱ、大纲试卷考查了电路连接, 而新课标Ⅱ试卷还考查了奥斯特实验、法拉第电磁感应定律、安培分子电流假说、楞次定律等相关的史实。从三套试题共同考查 的感应电动势相关试题看, 新课标Ⅱ和大纲试卷都是6分的选择题, 新课标Ⅰ试卷除了6分的选择题考查了感应电动势外, 还有19分的计算题也考查了这个知识点。因此, 新课标Ⅰ试卷中感应电动势这个知识点占的比分最大。试卷总分 力学电磁学热学原子、原子核 振动和波光学新课标Ⅱ110 50 (必) + 10 (选3 - 5) 45 (必) 15 (选3 - 3) 5 (选3 - 5) 5 (选3 - 4) 10 (选3 - 4) 新课标Ⅰ110 44 (必) + 9 (选3 - 5) 51 (必) 15 (选3 - 3) 6 (选3 - 5) 6 (选3 - 4) 9 (选3 - 4) 课Ⅱ感应电动势带电粒子在匀 强磁场中的运动电场强 度、静电力叠加原理史实:奥斯特实验、法拉第电磁感应定律、安培分子电流假说、楞次定律 电路连接、多 用电表的使用带电粒子在匀电场中的运动 课Ⅰ15 (6) 16 (6) 17 (6) 18 (6) 23 (8) 25 (19) 点电荷产生的场强、场强叠 加原理带电粒子在平行板电容器中受力、运动 感应电动势、 感应电流与时间的关系带电粒子在匀强磁场中的运动 多用电表的使用感应电动势、行板电容器的容、通电导线磁场中所受安力纲17 (6) 22 (6) 25 (19) 26 (20) 感应电动势电路连接带电粒子在匀强电场中的运 动带电粒子在匀强磁场中的运动
2.试题的分析
大纲试卷17题中, 导体在匀强磁场中切割磁力线, 产生动生电动势[1], 在右边圆形匀强磁场区域电动势为正, 在左边匀强磁场圆形区域电动势为负, 且随时间非线性地变化, 动生电动势的变化如图1, 答案选C, 本试题考查了法拉第电磁感应定律的知识;新课标Ⅱ试卷16题中, 将正方形导体框的运动分为进入匀强磁场, 处于匀强磁场中, 走出该磁场三个阶段分析。在进入匀强磁场和走出该磁场阶段, 磁通量变化, 产生感生电动势, 因导线框闭合, 产生感应电流, 通电的导线框在匀强磁场中受到安培力的作用, 安培力的方向与运动速度相反, 根据牛顿第二定律, 导线框减速运动, 在“处于磁场中”阶段, 穿过导线框的磁通量没有发生变化, 不产生感应电动势和感应电流, 线框不受安培力作用, 匀速运动, 导线框v-t图如图2, 答案选D。本试题除了考查法拉第电磁感应定律的知识外, 还考查安培定律, 牛顿第二运动定律的综合运用;在新课标Ⅰ试卷17题中, 当金属棒MN在V型导轨上匀速向右运动过程中, 穿过ab、ac和MN共同构成的三角形区域的磁通量发生变化 , 产生动生电动势, 大小为, 式中B为均匀磁场的磁感应强度的大小, L为MN在ab与ac之间的有效长度, x为a到MN的垂直距离。设θ为ab (或ac) 与图中虚线之间的夹角, 即, 令v=Δx/Δt是导线切割磁力线匀速向右 运动的速 率 , 则动生电 动势。因三角形线框闭合, 产生感应电流, 其大小为, 式中S为导线的横截面积, ρ为导线的电阻率。由于B、V、θ、ρ、s都是定值, 因此感应电流不随时间变化, 二者关系如图3, 答案选A。该题考查了法拉第电磁感应定律, 以及右手定则、欧姆定律等知识的综合运用。
在25题中, 金属棒沿导轨下滑, 切割磁力线, 产生感应电动势, 与17题比较可知, 无论三角形导轨还是矩形导轨, 导体切割磁力线产生的动生电动势只与磁感应强度B、导体运动的速度V和导线的有效长度L有关。又因平行板电容器两板间电势差U=E, 电荷Q=CU=CE=CBLV, 金属棒中有感应电流, 金属棒在磁场中受安培力F=BLi, 方向沿导轨向上, 在Δt时间内流经金属棒的电荷量为ΔQ=iΔt=CBLΔv, 金属棒加速度, 同时分析金属棒受力情况 , 根据牛顿第二运动定律得mgsinθ-BLi-μmgcosθ=ma, 联立解出设金属棒初速度为零, 速度为本试题考察了法拉第电磁感应定律、平行板电容器电容、安培定律、牛顿第二运动定律等知识的综合运用。三套试题, 新课标Ⅰ试卷对感应电动势与其他知识的综合运用的要求最高, 新课标Ⅱ试卷次之, 大纲试卷要求最低。
二、教学适应新课程改革的方向
1.新课程标准对“感应电动势”的教学要求
《新课程标准》规定选修1-1模块“要求知道磁通量;要求通过收集资料, 了解电磁感应定律的发现过程, 知道电磁感应定律。列举电磁感应现象在日常生活和生产中的应用, 体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神”。选修2-1模块要求“通过实验认识感应电动势的产生条件以及影响感应电动势大小的因素;会判断直导线在磁场中运动时感应电流的方向”。选修模块选修3-2要求“通过收集资料, 了解电磁感应现象的发现过程;通过实验, 理解感应电流的产生条件:通过探究, 理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律”。与以往的《物理大纲》不同, 《新课程标准》从选修1-1到选修3-2, 对教学要求逐级提高, 学生经历了从观察、认识形式多样的电磁现象到构建统一的电磁理论的探究过程, 了解了这些知识产生的历史背景及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革。
2.新课程改革的方向
2014年高考理综试题不再有大纲试卷, 根据目前新课改在各大城市实施的情况, 也许会有新课标Ⅰ、新课标Ⅱ、新课标Ⅲ三类试卷, 但随着新课程改革的进一步推进, 新课标Ⅱ、新课标Ⅲ试卷会逐步与新课标Ⅰ试卷一致。根据《新课程标 准》, 各类试卷中电磁学部分所占比分不会减少, 对感应电动势的要求也不会降低, 而且比例还有增加的趋势, 重点在于考查法拉第电磁感应定律与楞次定律、安培定律、牛顿运动定 律、电容器等知识的综合运用。在践行新课程改革过程中, 教师应依据课程标准对教科书内容进行适当调整和加工, 结合其他合理的教学材料使其更好地适应具体教学情境和学生学习需求[2], 教会学生建立物理模型, 培养学生运用物理知识解决具体问题的能力[3];更新教学理念, 鼓励学生多参与教学过程, 体会探究过程, 引导学生从被动的“填鸭”到师生互动, 乃至生生主动[4], 在不断认可和适应新课程改革的过程中, 体会到教与学的快乐。
参考文献
[1]赵凯华, 陈熙谋.电磁学[M].北京:高等教育出版社, 2006:179-184.
[2]袁令民, 廖伯琴, 李富强.高中物理教师使用新课程教科书情况调查及影响因素探析[J].教育学报, 2013, 9 (2) :76-81, 95.
[3]穆兰兰.2013年新课程高考理综物理试卷评析与教学反思[J].中学物理教学参考, 2013, 42 (9) :61-62.
[4]徐建.新课程下对电磁学教学的思考[J].中学生数理化 (学研版) , 2011 (10) :47.
[5]殷喜喜, 石红.贵州省普通高中物理教师新课改适应情况研究[J].贵州师范学院学报, 2011, 27 (12) :74-76.
感应电动势 篇2
关键词： 电磁感应 磁通量 电动势
在奥斯特发现电流周围能够产生磁场后，物理学家们立即想到：磁场能否产生电流呢？物理学很多理论都具有对称的美感，法拉第坚信这种对称美也存在于电流和磁场之间，于是他经过十年不懈努力，终于发现了电磁感应规律，即法拉第定律：不论什么原因使通过回路面积的磁通量发生变化，回路中均会产生感应电动势，其大小与通过该回路面积的磁通量随时间的变化率成正比，即：
ε=
这一规律的发现，不仅大大推动了电磁理论的发展，而且对生产实践也起到了很大促进作用。
在大学物理教学中，法拉第定律是一个非常重要的内容，它提供了一种计算感应电动势的简单方法：只要计算磁通量随时间的变化率即可。式中的负号代表感应电动势的方向，而方向可由楞次定律判定，若只考虑电动势大小，则可忽略负号，或者取绝对值。于是，需要先计算任意时刻的磁通量，再把磁通量对时间求导。作为一个简单的例子，图1所示的情况值得在课堂让学生练习，并进行深入剖析。
如图所示，在磁感应强度的大小B=kt（k>0），方向与导线回路的法线方向成60°角的均匀磁场中，一长为l的导体棒AB以速度v向右滑动，设t=0时，AB与CD重合，求任意时刻导线回路的感应电动势的大小。
对于这个题，在此提供几种不同的解法，有对的，也有错的：
以上四种解法，（2）和（3）结果相同，（1）和（4）结果相同，表面上看解题过程似乎并没有什么问题，却得到不同的结果。事实真相只有一个，四种解法中有两种肯定是不对的。仔细分析，不难发现其中问题。
解法（1），根据均匀磁场磁通量的计算方法，用t时刻的磁感应强度B点乘t时刻的面积S，得到t时刻的磁通量，再求磁通量的变化率，这是没有问题的。那么解法（2）肯定就有问题了，实际上解法（2）中求得的φ并不是t时刻的磁通量。表面上看，用积分的方法求磁通量似乎更合理，但最终把对面积的积分转化为对时间的积分，就使得不同面元处磁感应强度不同。积分中取面元dS=（lvdt）e，元磁通量dφ=B·dS，其中的B是随时间增大的，越往左的面元中，所涉及的磁场越小，在CD附近，磁感应强度甚至为零。这是不合理的，因为磁场是均匀磁场，任意时刻，各面元处的磁感应强度都应该相等。如果要用积分求磁通量，就要考虑磁场在空间的分布规律，即均匀磁场：
这就跟解法（1）一样了。解法（3）和解法（4）绕开积分，用微分的方法求感应电动势，即用dt内的磁通量增量dφ除以dt，也是可以的。但是在解法（3）中，求出的dφ并不是dt内的磁通量增量，这里只考虑了因面积变化导致的磁通量变化，缺少了磁场变化引起的磁通量变化，实际上只求出了感应电动势的一部分。解法（2）和解法（3）的错误本质上是一致的，因为它们的元磁通量一致。解法（4）中，对φ求导，根据求导法则，分别对B和S求导。从物理意义上说，分别考虑了磁场和面积变化引起的磁通量变化，思路非常清晰，意义非常明确。
以上四种解法中，主要分歧在于分析磁通量变化时是否考虑完全，磁通量的变化可以是因为磁场变化或者面积变化。因此，物理学家对感应电动势做了这样的分类：因磁场变化而产生的电动势称为感生电动势，因面积变化（导体运动）而产生的电动势称为动生电动势。产生这两种电动势的非静电力不同，分别为涡旋电场力和洛伦兹力，于是根据电动势的定义，可以写出电磁感应的另一种表达式：
式中第一项为感生电动势，第二项为动生电动势。这一表达式反映了电磁感应现象的根源，也可以用于计算感应电动势。对于本文讨论的例题，如果用这种表达式计算，就不会出现磁通量变化考虑不完全的问题。以下为解题过程：设回路绕向为逆时针，其中，
于是ε=-klvt，式中负号表示方向与所设方向相反，为顺时针。
综上所述，一个简单的例题，在教学中可以多角度进行分析，这样既可以使物理概念更清晰，意义更明确，又可以开拓学生思维，学生理解起来也更容易，而不需死记硬背，这也正是学习大学物理的意义所在。
参考文献：
[1]赵凯华，陈熙谋.电磁学[M].北京：高等教育出版社，1985.
[2]廖耀发，陈义万.大学物理学[M].北京：高等教育出版社，2014.
感应电动势 篇3
一、两种电动势求解方法的比较
对于E=nΔΦ/Δt和E=BLv:
1.研究对象不同:前者是一个回路 (不一定闭合) , 后者是一段直导线 (或能等效为直导线) .
2.意义不同:前者求解的是平均感应电动势, 后者既能求导体做切割磁感线运动的平均感应电动势 (v为平均速度) , 也能求瞬时感应电动势 (v为瞬时速度) .
3.适用范围不同:前者具有普遍性, 而后者只适合于导线切割磁感线的情形.
明确了两个公式的区别和联系, 在解题时若合理选取公式, 将为解题带来方便.
二、两种电动势求解方法的应用
【例1】 (2008·全国卷Ⅱ·24) 如图1, 一直导体质量为m, 长为l, 电阻为r.其两端放在位于水平面间距为l的光滑平行导轨上, 并与之密接;棒左侧两道轨之间接一可控制负载电阻 (图中没画出) .导轨置于匀强磁场中, 磁感应强度为B, 方向垂直于导轨所在平面.开始时, 给棒一个平行于导轨的初速度v0, 在棒的速度由v0减小至v1的过程中控制负载电阻的阻值使棒的电流I保持恒定导体棒一直在磁场中运动.若不计轨道电阻, 求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率.
分析:本题的关键是求感应电动势的平均值.上述两个公式理论上都可以求感应电动势的平均值, 用哪一个呢?本题所求感应电动势是由于导线切割磁感线而产生的, 对象为一段直导线, 优先考虑E=BLv, v为平均速度.由于I恒定, 由FA=BIL可知安培力恒定, 棒做匀减速直线运动, v= (v0+v1) /2, 所以E=Bl (v0+v1) /2, 那么负载上的平均功率就迎刃而解了.
【例2】 如图2所示, 光滑水平面上停放一小车, 车上固定一边长为L的正方形金属框, 总电阻为R, 小车和金属框总质量为m, 在小车右侧有一宽度大于金属框边长, 具有理想边界的磁场B, 方向垂直纸面向内.现给小车一初速度v0使其进入磁场并能穿出磁场.求:从金属框刚进入磁场到完全离开磁场, 框中产生的焦耳热为多少?
感应电动势 篇4
感应开关的介绍
感应开关是指人体红外智能感应开关，是一种当有人从红外感应探测区域经过而自动启动的开关。人体红外感应开关的主要器件为人体热释电红外传感器。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内长时间无动作，开关将自动延时关闭负载。
感应开关的安装调试
1、感应开关从外形上可分为86型感应开关和吸顶式感应开关。
2、86型感应开关与传统机械式墙壁开关大小一致，可直接替换原有的墙壁开关。
3、因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与人的行走通道方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。
4、吸顶式感应开关的安装方式大同小异，以BR-306C为例。在天花上开个直径为60mm圆孔。L，N，LOUT，NOUT四个接线柱上分别接入火线进线，零线进线，火线出线和零线出线。接好线后，将开关扣入天花上即可；若安装环境中无吊顶，可先用镙丝将开关顶盒锁在顶上，再将开关旋入底盒中。
5、安装好开关后加电，当环境光线不足时，开关直接进入监控状态，人不离开且在活动，开关将持续工作。
6、安装好开关后加电，当环境光线充足时，灯泡将会闪三次，一分钟后初始化结束，开关进入监控状态，用物体遮住环境光线使开关感应工作，人不离开且在活动，开关将持续工作；人离开后，开关自动延时关闭负载。
7、若对延时时间或光感值不满意，可通过86型墙壁开关的背面“TIMER”及“DIMMER”进行调者，其中前者调延时关时间，后者调光感值。调节时用一字镙丝刀轻扭，切不可用力过猛。对于吸顶式感应开关，打开面盖即可看到调节电位器。
感应开关的主要参数
绝缘电阻：
指感应开关的导体部分与绝缘部分的电阻值，绝缘电阻值应在100MΩ以上。
耐压：
指感应开关对导体及地之间所能承受的最高电压。
寿命：
是指感应开关在正常工作条件下，能操作的次数.一般要求在5000-35000次左右。
接触电阻：
是指感应开关在开通状态下，每对触点之间的电阻值，一般要求在0.1-0.5Ω以下，此值越小越好。
额定电流：
指感应开关接通时所允许通过的最大安全电流，当超过此值时，感应开关的触点会因电流过大而烧毁。
额定电压：
政府感应器 篇5
写到这里，笔者想起了一个问题：如果当时看守荔枝林的老伯在目睹事发过程时要向环保部门举报，他该拨打什么电话号码？目前所知道的公共信息通报电话号码有“110”（报警）、“119”（报火警），至于破坏公共环境事件的举报，该拨打什么号码呢？
公众与有关执法管理部门之间信息渠道的不畅往往会贻误紧急信息的传递、错过事件最佳处理时机、造成不必要的损失，我们在以往的各种公共管理事件中不止一次地尝到过苦头，但似乎事后在经验总结中总是容易淡忘这一条，造成类似版本的重复上演。
这里，笔者不得不提深圳的近邻香港。在香港各电视台节目中，都可以看到港政府各职能部门精心制作的各类公共信息发布广告，这类广告大致有三个特点：制作精良，通俗易懂，让市民各阶层都能很快了解广告中所要传达的信息。其次是强调市民的主人翁意识。广告中用亲切可人的话语告诉市民，遇到某些危害公共安全事件时，您要意识到这就是在危害您本人的安全，侵犯了您的权益，所以及时向有关部门举报是您作为一个好市民的责任，有关部门将非常感谢您的支持。第三个特点是播放频率高。比如各类的市民举报电话号码，总是不厌其烦地一遍又一遍在广告中出现，通过“轰炸效应”加深印象，提醒市民在遭遇同类事件时能第一时间想起这些举报电话，以最快速度向有关部门举报。
在一个发散性的社会，限于人力、物力等制约，一个政府职能部门不太可能成为整个社会流程中所有相关公共事件的“第一发现人”，但如果它拥有通畅的信息传输渠道，能够让市民方便快速地将所掌握信息及时传递，并且在日常公共安全意识和技能培训中强化市民的责任感、促使其掌握娴熟的技能，让市民举报的各种公共安全信息送达，就能保证自身对所有相关公共事件的“实时监控”。
高频感应加热弯板成型感应器的设计 篇6
感应加热是利用交变电流通过闭合的线圈产生交变磁场, 感应磁场内金属工件使其迅速升温的一种加热方式。由于电磁感应加热具有升温快、效率高、污染少等优点, 是人们当前重点研究的“水火弯板”新型热源。
1 感应加热原理
1) 交变的电流产生交变的磁场。当某一导体上有交变的电流通过时, 它的内部和周围就会产生交变的磁场。
2) 交变的磁感生电流。闭合导体回路所包围的磁场发生变化时, 这个回路中就会感生电流。
3) 电流流动产生热。电流在金属内的流动过程中会因克服电阻而产生热量。
上述的这3个方面, 清楚表达出了感应加热的原理。感应加热的全过程就是:高频变压器产生交变的电流, 感应器将交变的电流转化为交变的磁场, 交变的磁场在钢板内部感生电流, 感生电流流动时因克服电阻而产生热量。
2 感应器的组成及种类
2.1 感应器的组成
感应器通常是由施感导体、导磁介质、汇流排、冷却系统和连接机构等5个部分组成的。
1) 施感导体, 是将交变电流转化为磁场的装置, 一般采用方形或圆形的紫铜管绕制。
2) 导磁介质, 是减少磁力线散失的物质, 使用导磁体可以提高感应器的效率。
3) 汇流排, 是向施感导体传输电流的装置, 一般采用厚度为4mm左右的铜板制造。
4) 冷却系统, 是冷却施感导体和汇流排的装置, 一般直接在施感导体铜管内通循环冷却水。
5) 连接机构, 是连接汇流排与高频变压器的部件, 通常使用铜制螺栓紧固。
2.2 感应器的种类
按感应器的用途和形状可以分为很多种, 但本文只研究用于线形加热平面钢板的感应器。平面线形感应器主要分为单线形、双线形和多线形等几种。
3 设计感应器的要点
3.1 高频电流的三种效应
设计感应器前, 应当充分了解高频电流的三种效应。
1) 邻近效应, 指的是导体内高频电流的密度因受相邻导体中电流的影响而分布不均匀的现象。当两个相互平行的导体通入方向相反的高频电流时, 电流就会大量集中在两个导体的邻近侧;反之, 则会分布在最远侧。
2) 趋肤效应, 指的是导体表面的电流密度大于导体内部电流密度的现象。交变电流的频率越高, 密度差就越大。
3) 圆环效应, 指的是高频电流通过圆环形线圈时, 电流会大量集中在线圈内侧的现象。
3.2 感应器应满足的条件
1) 结构简单、机械强度足够;
2) 效率高、损耗小;
3) 加热面积呈线形;
4) 具有良好的冷却效果。
3.3 绕制施感导体的铜管选用
1) 截面形状的选择。加热平面钢板时, 方铜管与钢板表面的贴合度好、磁力线散失少, 并且冷却效果也优于圆铜管, 因此采用方铜管为佳。
2) 高宽比的选择。方形铜管截面的高宽比h/b越小, 圆环效应就越弱、电效率就越高;但h/b过小会影响到感应器的冷却效果和机械强度。综合考虑各种因素并参考经验数据, 高度h取5~9mm、宽度b取9~11mm为合适。
3) 铜管厚度的选择。生产实践经验表明, 在加热时间较短 (感应加热弯板的加热时间通常都比较短) 的情况下, 如果铜管内不通水冷却, 壁厚δp应取1.5±0.5mm;如果铜管内通水冷却, 则壁厚δp取1±0.5mm为佳。
b、截面宽度h、截面高度
L、感应器的长度c、感应导体内侧间距
3.4 施感导体的形状及尺寸的选择
1) 施感导体形状的选择。单线形施感导体长度较短, 效率低;多线形施感导体的磁场较为复杂, 难以实现线形加热;相比之下, 双线形施感导体符合要求, 双线形施感导体又分为异向电流型和同向电流型两种。
当两个平行导体内通上异向高频电流时, 在临近效应和圆环效应的影响下, 高频电流会大量积聚在导体的内侧。同时根据右手定则, 两个导体的内侧会叠加方向相同的磁场、外侧则产生反向抵消的磁场。而当两个平行导体通上同向电流时, 情况正好相反。由此可以看出, 采用U型施感导体 (双线形异向电流) 符合线状加热的要求, 如图3.2所示。
2) 感应器长度L的选择。从工作效率的角度来看, 感应器越长越好;但从水火弯板的加工过程来看, 由于钢板会逐渐的弯曲变形, 感应器太长则难以与钢板相合。综合考虑上述因素并结合国内外的资料分析, L值取在140~220mm范围内为好。
3) 施感导体内侧间距C的选择。两平行导体内通上异向高频电流时, 会在其下方产生方向相反的感应涡流, 如果间距C过小将导致感应涡流相互消弱、过大则不能满足线状加热的要求, 根据参考资料分析, C值选在5~20mm范围内为佳。
3.5 感应器电效率的计算
感应器电效率的高低主要取决于感应器自身的阻抗损耗, 电效率可采用下式进行计算:
式中ηE为感应器的电效率;L1为汇流排的电感;L2为施感导体的电感;z1为汇流排的阻抗;ω为高频变压器输出电流的频率;z2为施感导体的阻抗。由此公式可以看出, 汇流排的阻抗z1越小, 感应器的电效率就越高。3.1式中的汇流排电感L1和施感导体电感L2可采用下式计算:
式中a1、b1、b2、l1、l2、l3如图3.3中所注;;a为钢板与感应器的间距;lu为施感导体的长度;h为感应器的高度。
由3.1式和3.2式可以看出, 降低L1或L2增大都可以提高感应器的电效率。若要降低L1, 可以通过减小l1、l2、l3或α来实现;但如果想增大L2, 只能够提高lu/h的比值 (比值通常都大于5) , 而不应该增大钢板和感应器的间距α (增大α会导致漏磁量增大) 。
a1、汇流排之间的间隙b1、汇流排的宽度b2、铜管的高度l1、连接机构与导磁体间距l2、汇流排转角处与导磁体间距l3、导磁体与铜管顶部间距
4 感应加热温度场的数值模拟
依据前述的各项感应器的设计要求, 运用ANSYS软件, 按照4.1表列出的参数建立如4.2图所示的感应加热钢板的系统有限元模型, 进行磁热耦合场瞬态分析。分析的结果如图4.3“钢板温度云图”和图4.4“垂直加热线方向温度分布曲线”所示, 加热面积的中心线是钢板产生最高温度 (765℃) 的位置, 温度沿加热线长度方向均匀分布、在宽度方向对称分布。从宽度方向来看, 高于580℃以上的区域宽度约为30mm。
通过感应加热温度场的数值模拟, 可以较为准确的检查出加热线的长度、宽度、温度值的高低和分布范围等, 如不符合标准, 可在更改参数后再次分析运算, 直至符合要求为止。
5 结语
设计制造感应加热设备已经有了几十年的历程, 在长期的生产实践中积累了很多的经验方法和经验数据, 但这些经验方法存在一定的离散性, 需要不断的加以探索和改进。利用磁热耦合场的数值模拟结果, 不但可以检验经验设计方法的准确程度, 还可以通过修正参数来得到感应加热钢板的最佳温度分布, 从而达到提高设计效率、降低制造成本的目的。
参考文献
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[5]储乐平, 马俊, 刘玉君, 纪卓尚.钢板感应加热机理及电磁—热耦合场的数值模拟[J].中国造船, 2005.
感应电动势 篇7
根据电磁感应原理,在同塔多回输电线路中,在其中一回或几回线路停电、另外一回或几回线路正常运行的情况下,运行线路所产生的磁场和电场会在停电检修的线路产生相应的感应电压和感应电流,包括静电感应分量和电磁感应分量。停运线路两侧接地开关不同工况下对应的感应电压和感应电流分别为:(1)线路两侧刀闸不接地,对应静电感应电压;(2)线路单侧刀闸接地,接地侧对应静电感应电流,不接地侧对应电磁感应电压;(3)线路两侧刀闸接地,对应电磁感应电流。
因同塔多回输电线路感应电压及感应电流产生的原理与同塔双回输电线路基本相同,在增加相应的线路电容、电感、电压和电流参数矩阵后,以上方法及思路同样适用于同塔多回输电线路的感应电压、感应电流的理论分析。但在同塔多回线路中,由于检修线路中的感应电压及感应电流系由所有运行线路在检修线路上产生的感应电压及感应电流叠加,因此,当其中一回线路检修而其他线路运行时,叠加形成的感应电压和感应电流最大。
2 仿真计算
2.1 计算模型和方法
佛山地区某500 k V变电站S本期四回220 k V新建线路,自500 k V变电站S采用同塔四回出线,同塔四回线路长4×10 km;然后采用两个同塔双回架设分别架设至220 k V变电站M、220 k V变电站N,线路分别长2×5 km、2×15 km,导线均采用2×JL/LB1A-630/45型钢芯铝绞线。
受线路走廊限制,新建线路塔型以直线塔为主,输电线路采用π型电路模型,其中同塔双回路采用LCC 6模型,同塔四回路采用LCC 12模型。土壤电阻率取1 000Ω·m。
本期SM线与SN线输送容量分别为2×200 MVA、2×150 MVA,远期SM线与SN线输送容量分别为2×432 MVA、2×350 MVA,功率因数取0.98。
2.2 仿真结果分析
2.2.1 不同输送容量下的感应电流、感应电压
SMⅠ回、SMⅡ回、SNⅠ回、SNⅡ回四回线路中,在单回线路检修、其他三回线路运行的情况下,分别计算运行线路对停运线路的感应电流、感应电压,结果如表1所示。
从表1仿真结果可以看出,检修线路中电磁感应电流、电磁感应电压随着运行线路输送容量增大而增大或升高,与运行线路的输送容量成正比关系;而静电感应电流、静电感应电压受运行线路输送容量变化的影响较小。
2.2.2 同塔线路长度对感应电压、感应电流的影响
同塔四回线路中,假定SMⅠ回线路停电、其他线路正常运行,同塔双回输电线路长度保持不变,将同塔四回线路长度分别设定为10 km、20 km、30 km、40 km,测定不同长度下相应的感应电压、感应电流值,其中线路输送容量按本期计算。仿真计算数据如表2所示。
从表2仿真结果可以看出,随着线路长度的增加,停运线路的电磁感应电压和静电感应电流明显增大,电磁感应电流和静电感应电压与线路长度变化关系不大。
2.2.3 不同塔型对感应电流和感应电压的影响
杆塔的平面布置影响线路的电容、电感参数,进而影响同塔架设线路的感应电压和感应电流。220 k V同塔四回路采用较多的塔型主要有水平排列塔型和垂直排列塔型两种。其中水平排列塔型每层导线横担上布置4相导线,共3层导线横担,每1回路的3相导线为垂直布置。垂直排列塔型每层导线横担上布置2相导线,共6层导线横担,可有效减少走廊宽度。按照投产初期的线路输送容量,在其他条件不变的情况下,对两种塔型下同塔四回线路的感应电流和感应电压进行仿真。
同样的输送容量及线路长度,垂直排列塔型的感应电压和电流要明显大于水平排列塔型,特别是静电感应电压存在较大差距,需在实际工程计算及接地开关选型中充分考虑。
3 结论
本文对220 k V同塔多回输电线路的感应电压、感应电流进行了理论分析和仿真计算研究,得出以下结论:
(1)220 k V同塔多回线路的感应电流和感应电压包括静电感应电流、静电感应电压、电磁感应电流、电磁感应电压四种分量。
(2)影响同塔多回线路感应电压和感应电流的因素主要有线路运行电压、输送容量、线路长度、杆塔型式及布置方式。线路输送容量对电磁感应电流、电磁感应电压影响较大,线路长度对电磁感应电压和静电感应电流影响较大,不同杆塔型式及布置方式对感应电压和感应电流有较大影响。
(3)由于静电耦合、电磁耦合的增强,220 k V同塔多回线路的感应电流和感应电压较大,需根据工程的实际情况进行仿真计算,合理选择线路接地开关的参数。
摘要：同塔多回输电线路是提高单位线路走廊输送容量、解决输电线路走廊紧张问题的有效措施,已在珠三角地区得到了广泛的应用。由于回路增多、回路间距减小,耦合作用大大加强,运行回路在检修回路上将产生较高的感应电流和感应电压,给线路检修带来较大的安全风险。现对感应电压和感应电流的产生原理及影响因素进行了深入分析,并应用电磁暂态分析程序ATP-EMTP对实际工程进行了仿真计算,可作为类似工程仿真计算的参考。
关键词：同塔多回线路,感应电压,感应电流
参考文献
[1]汪晶毅,李志泰,潘春平.同塔多回输电线路感应电压和感应电流的研究[J].电力建设,2011,32(3):56-60.
远程传递“心灵感应”信息 篇8
黑龙江省科学院高技术研究院主要开展应用研究及应用基础研究, 集国际国内科技合作与交流、高新技术转移孵化、新产品研发为一体, 设四个研究室、一个中心、两个服务机构, 即生物技术研究室、化工研究室、机电技术研究室、环保技术研究室;功能材料工程中心;黑龙江省对俄工业技术合作中心、哈尔滨对俄高端技术转移孵化中心。
该院主要从事以下项目的咨询服务:即金属复合材料、高性能分子材料、纳米材料、石墨材料、特种陶瓷、磁性流体;分子生物学、微生物、生物材料;机电一体化设备制造技术、嵌入式系统及各种自动检测和自动控制技术;农药中间体、梢细化工研究;环保设备、环境工程项目工艺设计及环保。开展中俄科技合作、高新技术转移孵化工作。
该院拥有一批由博士、研究员、高级工程师等高学历、高水平专业技术人员组成的科研队伍和一批科技俄语专业人才。目前与俄罗斯科学院、白俄罗斯国家科学院、乌克兰国家科学院、莫斯科大学、俄罗斯门捷列夫化工大学、加拿大滑铁卢大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、北京化工大学等国内外著名大学和科研单位在新材料、生物技术、先进技术设备制造等领域开展了广泛的科技合作。
黑龙江省科学院高技术研究院作为黑龙江省对俄工业技术合作的依托单位, 同时承担着黑龙江省工业技术领域里的对俄科技合作、高新技术转移孵化、科技交流和科研成果转化工作, 现已承担多项国家科技部国际合作项目的研究工作。通过引进、孵化、吸收俄罗斯及独联体国家的先进技术, 提升了黑龙江省的科技创新能力和技术水平, 促进了对俄科技合作向全省乃至全国的辐射。
哈尔滨市道外区南禹路135号 0451-88327828
科学家使用脑电描记头盔首次实现相隔8046公里之遥的两个人大脑之间直接传递信息。
据报道, 脑电波感应设备可以"心灵感应”控制直升机和电脑游戏中的角色, 目前, 这项研究得到了进一步发展, 身在印度的一个人仅使用脑电波就能将一条信息传送至法国的一位同事。这一试验从原理上验证了人类“脑对脑"直接交流的可行性。
有4名28岁~50岁的健康志愿者参与了试验。其中位于印度的一名志愿者头戴无线连接互联网的脑电图仪, 脑中想象一个简单的问候语, 如"你好"或"再见”, 电脑就会把这句问候语转译成二进制语言, 然后通过电子邮件发送。
位于法国的接收端仪器则通过电刺激方式把信息传递至3名志愿者脑中。这些信息在他们的视觉中作为一束闪光, 闪光具有逐次性, 使接收者能够解码消息中的信息。尽管这些志愿者没有听到也没有看见这些问候语, 但他们都能正确回答所收到的问候信息。
在最初的测试中, 这些意大利语问候单词从印度特里凡特朗地区一名志愿者处发送至法国东北部斯特拉斯堡, 在这里一台计算机翻译这些信号, 再使用电刺激将其输入接收者的意识之中。
之后研究人员进行了一项类似的实验, 成功传递两个不同地点的测试者的思维想法, 他们分别位于西班牙和法国。第二项实验结果显示, 总误差率仅为15%, 5%出现在编码一方, 10%出现在解码一方。
研究人员指出, 这是人类首次"几乎直接”彼此通过大脑发送信息。我们预计, 未来不久计算机系统将以一种流畅方式直接与人类大脑发生交互反应, 实现计算机一大脑和大脑——大脑通信。
“电磁感应”考点专题 篇9
电磁感应是电磁学中最为重要的内容, 也是高考的热点之 一.该部分的 核心内容 是楞次定律和法拉 第电磁感 应定律:它们分别 揭示了感应电动 势的方向 和大小所 遵循的规律.在高考考试说明中, “电磁感应”部分的重要考点及其要求如下:电磁感应现象 (Ⅰ) , 磁通量 (Ⅰ) , 法拉第电磁感应定律 (Ⅱ) , 楞次定律 (Ⅱ) , 自感、涡流 (Ⅰ) .本部分内 容集中体现了与 恒定电流、磁 场、力学内容 的联系, 综合性很强, 难度大, 特别注重从能量的角度分析和解决问题.
通过对近几年高考的分析, 我总结出了以下五种常见题型, 以供大家参考.
题型一、电磁感应现象
题型分析:楞次定律和右手定则是学习电磁感应的基础, 法拉第电磁感应定律是电磁感应的核心内容.所以结合产生感应电流的条件、感应电流方向的判断以及物理学史或物理方法设计问题是常见题型.
【例1】 (2014·新课标全国卷Ⅰ) 在法拉第时代, 下列验证“由磁产生电”设想的实验中, 能观察到感应电流的是 ()
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路, 然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈, 然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接, 往线圈中插入条形磁铁后, 再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈, 分别接电源和电流表, 在给线圈通电或断电的瞬间, 观察电流表的变化
解析:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化, 电路中就会产生感应电流.本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化, 不满足产生感应电流的条件, 故不正确.C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化, 但是当人到相邻房间时, 电路已达到稳定状态, 电路中的磁通量不再发生变化, 故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间, 会引起闭合电路磁通量的变 化, 产生感应 电流, 因此D选项正确.
题型二、电磁感应中的动力学问题
题型分析:感应电流在磁场中受到安培力的作用, 因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律 (楞次定律、法拉第电磁感应定律) 及力学中的有关规律 (牛顿运动定律、动能定理等) .
解题方法:分析时要特别注意a=0时速度v达到最大时的特点, 运动的动态分析如下.
【例2】 (2014·天津卷) 如图1所示, 两根足够长的平行金属导 轨固定在 倾角θ=30°的斜面上, 导轨电阻不计, 间距L=0.4m.导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ, 两区域的边界与斜面的交线为MN, Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下, Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上, 两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T.在区域Ⅰ中, 将质量m1=0.1kg, 电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上, ab刚好不下滑.然后, 在区域Ⅱ中 将质量m2=0.4kg, 电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上, 由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中, ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触, 取g=10m/s2, 问:
(1) cd下滑的过程中, ab中的电流方向;
(2) ab刚要向上滑动时, cd的速度v多大;
(3) 从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中, cd滑动的距离x=3.8m, 此过程中ab上产生的热量Q是多少?
解析: (1) 由右手定则可以直接判断出电流是由a流向b.
(2) 开始放置ab刚好不下滑时, ab所受摩擦力为最大静摩擦力, 设其为Fmax, 有
设ab刚好要上滑时, cd棒的感应电动势为E, 由法拉第电磁感应定律有
设电路中的感应电流为I, 由闭合电路欧姆定律有
题型三、电磁感应中的电路问题
题型分析:在电磁感应问题中, 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源, 该部分导体或线圈与其他电阻、灯泡、电容器等用电器构成了电路.在这部分试题中, 涉及感应电动势的大小、导体两端的电压、通过导体的电流、产生的电热等的计算.
解题方法:明确哪部分相当于电源→确定感应电动势的大小和方向→画出等效电路图→运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量.
【例3】 (2009·广东卷) 如图2所示, 一个电阻值为R, 匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场, 磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图3所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0, 导线的电阻不计.求0至t1时间内:
(1) 通过电阻R1上的电流大小和方向;
(2) 通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.
解析: (1) 由图象分析可知, 0至t1时间内有, 由法拉第电磁感应定律有
而s=πr22, 由闭合电路欧姆定律有
【例4】 (2007·天津卷) 两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内, 导轨间距为l, 电阻不计, M、M′处接有如图4所示的电路, 电路中各电阻的阻值均为R, 电容器的电容为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导 轨放置, 导轨处于 磁感应强 度为B、方向竖直向下的匀强磁场中.ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触, 在ab运动距离为s的过程中, 整个回路中产生的焦耳热为Q.求:
(1) ab运动速度v的大小;
(2) 电容器所带的电荷量q.
解析: (1) 设ab上产生的感应电动势为E, 回路中的电流为I, ab运动距离s所用时间为t, 则有
题型四、电磁感应中的图象问题
题型Ⅰ分析:线框或杆匀速穿过有界匀强磁场, 尽管线框或杆匀速运动, 但磁通量的变化率不一定相等, 由法拉第 电磁感应 定律E=nΔΦ/Δt可知, 感应电动势不一定恒定, 或由E=Blv可知, 尽管线框或杆匀速运动, 但切割磁感线的有效长度在发生变化, 所以感应电动势一定会变化.另外杆在轨道上运动还会引起回路总电阻的变化.
解题方法:这类题目往往可以根据题目要求, 依据物理规律写出两个变量之间的解析表达式, 从而对照给出的答案来找到正确的选项.
【例5】 (2013·新课标全国卷Ⅰ) 如图5所示, 在水平面 (纸面) 内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN, 其中ab、ac在a点接触, 构成“V”字形导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁 场.用力使MN向右匀速运动, 从图示位置开始计时, 运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电 流i与时间t的关系图线.可能正确的是 ()
题型Ⅱ分析:线框或杆自由穿过有界匀强磁场, 因电磁感应现象而产生感应电流, 使得导体受到安培力, 所以线框 或杆一般 都是变速运动.
解题方法:分析过程如下.
【例6】 (2013·新课标全国卷Ⅱ) 如图6所示, 在光滑水平桌 面上有一 边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d (d>L) 的条形匀强磁场区域, 磁场的边界与导线框的一边平行, 磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动.t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合, 随后导线框进入并通过磁场区域.下列v-t图象中, 可能正确描述上述过程的是 ()
解析:由于导线框闭合, 导线框以某一初速度向右运动, 导线框右侧边开始进入磁场时, 切割磁感线产生感应电动势和感应电流, 右侧边受到安培力作用, 做减速运动;导线框完全进入磁场中, 导线框中磁通量不变, 不产生感 应电流, 导线框不受安培力作用, 做匀速运动;导线框右侧边开始出磁场时, 左侧边切割磁感线产生感应电动势和感应电流, 左侧边受到安培力作用, 导线框做减速运动;所以可能正确描述运动过程的速度图象是D.
题型Ⅲ分析:由B-t图象找出 对应的Φ-t图象、E-t图象、i-t图象和F-t图象.
解题方法:对这类图象, 首先, 要弄清各物理量的方向以及规定的正方向, 用正负号表示;其次, 要弄清各物理量的大小随时间t变化还是不变, 如果变, 怎样变化, 写出该物理量的大小与时间t的关系式, 根据表达式的函数特点画出 (或选出) 相应的函数图象.若图象已给出, 就要注意从图象中寻找解题信息, 如斜率、各时刻的坐标值、坐标值的正负表达的含义等等.不管是何种类型, 电磁感应中的图象问题常要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决.
【例7】 (2014·新课标全国卷Ⅰ) 如图7所示, 线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流, 用示波器测得线圈cd间电压如图8所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比, 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中, 可能正确的是 ()
解析:本题考查了电磁感应的图象.根据法拉第电磁感应定律, ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波形图一致, 线圈cd上的波形图是方波, ab线圈电流只能是线性变化的, 所以选项C正确.
题型五、电磁感应中的功和能问题
题型分析:能量贯穿于物理学的各个方面, 导体切割磁感线或磁通量变化过程, 在回路中产生感应电流, 机械能转化为电能.电流通过导体受到安培力作用或通过电阻发热、电能转化为机械能或内能.因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化.
解题方法:求解这类 问题时的 分析思路如下.
(1) 电磁感应现象的实质是其他形式的能转化成电能.
(2) 电磁感应过程中产生的电流在磁场中必定受到安培力的作用, 因此, 要维持感应电流的存在, 必须有“外力”克服安培力做功, 将其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功, 就有多少其他形式的能转化为电能.当感应电流通过电器时, 电能又转化为其他形式的能.安培力做了多少功, 就有多少电能转化为其他形式的能.
(3) 若回路中电流恒定, 可以利用电路结构及W =UIt或Q=I2Rt直接进行计算.若电流变化, 则:1利用安培力做的功求解, 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;2利用能量守恒求解, 若只有电能与机械能的转化, 则机械能的减少量等于产生的电能.
【例8】 (2014·北京卷) 导体切割磁 感线的运 动可以从宏观 和微观两 个角度来认识.如图9所示, 固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中, 金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下, 在导线框 上以速度v做匀速运动, 速度v与恒力F方向相同;导线MN始终与导线框形成闭合电路.已知导线MN电阻为R, 其长度L恰好等于平行轨道间距, 磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻.
(1) 通过公式推导验证:在Δt时间内, F对导线MN所做的功W等于电路 获得的电 能W电 , 也等于导线MN中产生的热量Q;
(2) 若导线MN的质量m =8.0g、长度L=0.10m, 感应电流I=1.0A, 假设一个原子贡献一个自由电子, 计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve (下表中列出一些你可能会用到的数据) ;
(3) 经典物理学认为, 金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子 (即金属原子失去电子后的剩余部分) 的碰撞.展开你想象的翅膀, 给出一个合理的自由电子的运动模型;在此基础上, 求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线 长度方向 的平均作 用力f的表达式.
解析: (1) 导线产生的感应电动势为
E=BLv
导线匀速运动, 由受力平衡得
在Δt时间内, 外力F对导线做功为
W =FvΔt=F安vΔt=BILvΔt
电路获得的电能为
W电=qE=IEΔt=BILvΔt
可见, F对导线MN做的功等于电路获得的电能W电 .
导线MN中产生的热量为
Q=I2RΔt=IΔt·IR=qE=W电
可见, 电路获得的电能W电等于导线MN中产生的热量Q.
(2) 导线MN中具有的原子数为
因为一个金属原子贡献一个电子, 所以导线MN中的自由电子数也是N.
导线MN单位体积内的自由电子数n=SLN, 其中, S为导线MN的横截面积.
因为电流I=nveSe, 所以
(3) 设电子从导线的一端到达另一端经历的时间为t, 在这段时间内, 通过导线一端的电子总数为
电阻上产生的焦耳热是由于克服金属离子对电子的平均作用力f做功产生的.
在时间t内, 总的焦耳热为
Q=NfL
根据能量守恒定律, 有
Q=W电=EIt=BLvIt
所以f=evB.
心灵感应存在吗？ 篇10
一对生活在美国俄亥俄州的双胞胎，一出生就被不同的家庭收养，40 多年后二人重逢时发现他们的生活惊人地相似。兄弟俩的名字都叫“詹姆士”，都在机械和木工工艺方面具有天赋。二人都有过两次婚姻，他们的前妻都叫琳达，而现任妻子的名字又都是贝蒂。他们各有两个儿子，分别名叫詹姆士·艾伦和詹姆士·艾兰。
很多人看到这些惊人的相似都感到太神奇了，这难道是人们通常所说的“心灵感应”吗？不过还有比这更神奇的故事。
里克和罗恩是美国的一对双胞胎。1995年1月，里克从休斯敦国际机场起飞，前往非洲安哥拉的一家石油公司审核账目。在安哥拉起初的几天很平静，但5月31日凌晨4点钟，里克被腹部剧烈的疼痛惊醒。他立即去了医院，医生为里克做了全身检查，但没有发现什么问题。直到4个小时之后，里克身上的疼痛才逐渐消失。
但坏消息却在当天夜里降临，里克的双胞胎哥哥罗恩，前一天夜里在美国家里被杀。验尸报告表明罗恩的死亡时间是美国中部时间晚上10点30分，正是里克在安哥拉夜里因腹部疼痛惊醒的时间。里克相信他感应到了哥哥被杀时的剧烈疼痛。
双胞胎之间到底有没有“心灵感应”？美国《双胞胎世界》的编辑勃兰特说，他听说过许多与里克的经历相似的故事，并且相信双胞胎之间存在一种超自然的沟通方式。
不仅双胞胎之间，夫妻之间也有心灵感应。第二次世界大战结束后，美国一位名叫珍妮的女子收到了美国军方签发的丈夫的死亡通知书。此后，珍妮多次梦到丈夫在一个迷雾笼罩中的庄园里呼唤自己。于是，她开始了漫长的寻找之路。辗转数年后，终于在法国的一个废弃庄园里找到了和她梦中一样堆满尸骨的地窖。其中一具遗骸左手的无名指上有一枚刻着J&M的戒指，这戒指正是她丈夫莫林的。
心灵感应的理论依据
心灵感应是否真实存在？主流科学家都对此不屑一顾，认为心灵感应都是些不靠谱的传说，无法进行科学验证。但是，英国剑桥大学的生物学家鲁伯特·谢尔德雷克20多年来一直在进行科学实验，以证明人类的心灵感应和预感等现象可以从生物学角度得到解释。
当我们想念某个朋友的时候，他正好就打来电话；当我们感觉有人在看我们的时候，就会回过头去，那人果然在那里。谢尔德雷克认为，这是正常的动物行为，是动物经过了数百万年的演变，为适应生存的需要而形成的。是什么促使谢尔德雷克做出这样新颖的结论呢？谢尔德雷克认为，人类的心灵是受外部环境影响的，但同时也在周围环境中留下了自己的痕迹。与电磁场的存在一样，心灵也有自己的场域，或曰“形态共鸣场”。人体与心灵的信息就随着形态场四处流动，理论上就跟电磁场一样，可以传播到无限远，其细微的痕迹有可能被任何人捕捉。
但是，一般情况下，只有自己最亲的人才有可能与你在形态场里发生心灵上的共鸣。这其中的道理是其如同电磁场一样无处不在，但若需要接收特定的电磁信息，必须有对应的工具。我们必须用电视机接收电视台发出的电磁波，用手机接收别人拨打的电话。因此，对于人体的“形态共鸣场”，最有可能捕捉到这种心灵痕迹的是自己的亲人。心灵感应现象基本只在亲朋好友之间发生。
正统的生物学理论认为原子构成分子、分子构成细胞、细胞构成器官，生命就像机器一样，由零件组装而成。而所有的生命现象都被认为原则上可用物理和化学的原理进行说明。例如生命的遗传都是通过基因来完成的，因此现在生物学界最重大的使命就是破译基因密码。
但是，已经有越来越多的生物学家意识到，除基因遗传程序之外，还有另一个因素在有机体中起作用，这就是生命的“形态共鸣场”。
早在20世纪20年代，为了说明生物体发育成长的过程，就有生物学家引入了“形态共鸣场”的概念。有一种扁体蠕虫，当它被切成两半时，每一半都会发育成一个完整的有机体。一些科学家对这个现象的解释是，这种再生是受一个特殊的生物场支配的，正像一根磁铁被截成两半时会形成两根新的磁铁，每一根磁铁都有自己的完整的磁性一样，当扁体蠕虫被一分为二时，它的形态共鸣场就分裂为两个完全相同的场。
到了20世纪50年代，苏联科学家伊纽欣认为，对人类而言，“形态共鸣场”附属于人脑，当这个场从人脑不断散发开去，与另一个人的大脑产生共振效应时，就有可能产生心灵感应现象。
用实验证明这微弱的效应
这种“形态共鸣场”是怎么发生作用的呢？谢尔德雷克声称，我们日常的行为方式就受形态共鸣场的支配。科学家的实验证实，如果一只老鼠学习到一种新的行为方式，那么后来的老鼠就能以更快的速度学习到这种行为方式。学习完成这种任务的老鼠越多，则后来的老鼠就越容易学习这种本领。因此，若第一批有上千只老鼠在实验室里被训练学习进行一种新的操作，那么第二批老鼠就会以更快的速度学到这种本领。
为什么后来的老鼠学习新事物的速度要比前面的老鼠快呢？这就是“形态共鸣场”在发挥作用，在一个实验室里，当越来越多的老鼠掌握了一种行为方式时，实验室里就形成了比较强烈的“形态共鸣场”，让后来的老鼠产生心灵感应，使它们学习这种新行为方式来得更容易些。
我们人类身上也有这种“形态共鸣场”效应。几年前，英国一家电视台对“形态共鸣”效应进行了实验。电视台准备了两幅画，这两幅画不仔细看并没有什么特别的意义，只不过有很多颜色夹杂其中罢了。但其实画中有画，其中一幅是一个戴帽子的女性，另一幅是一个蓄着胡子的男性。
接着，电视台找来第一批志愿者，让他们辨认画中隐藏的图像，然后对第一批志愿者揭晓答案。再接下来，电视台找来第二批志愿者辨认画中隐藏的图像，结果是第二批志愿者辨认出来的比例，竟然比第一批志愿者高了三倍。
这个结果正说明，第一批志愿者已经知道了答案，这给了那些素昧平生的第二批志愿者某种暗示。这种暗示在实验室里产生“形态共鸣场”，从而使第二批志愿者答案的准确率得到了大幅度提高。
心灵感应处处见
毋庸置疑，对于普通人来说，生物的这种“形态共鸣”效应是极其微弱的，就像电磁场处处充满我们的空间，但如果没有专门的仪器，我们根本不可能意识到它的存在一样。但心灵感应在我们理性的遮蔽下显得神秘和不可思议，而且得不到主流科学家的承认。
但事实上，心灵感应现象在动物界却普遍存在、屡见不鲜。
如果你仔细观察鸟类的飞行，你会不会觉得很奇怪：它们为什么在飞行时好像一个整体，而不是各自乱飞？这类奇特的动物现象还有很多：鲑鱼等鱼类每年往返于河流与海洋之间，候鸟每年迁徙数千公里，它们是如何知道飞行或游动路线的呢？
人们用自组织理论来解释飞鸟的整体行为，又用磁场理论来解释飞鸟的迁徙行为，又用基因程序设计来解释鱼类洄游行为，但这类解释却没有抓住动物行为的本质，事实上它们的这种群体行为更像是彼此之间的心灵感应。
动物间发生心灵感应，是“形态共鸣场”在发挥作用。当成群的鱼或鸟聚集在一起时，这个“形态共鸣场”产生了共振现象，动物之间的心灵感应就发生了。
其实，在人类文明还没有发展起来的原始社会中，人与人之间的心灵感应很常见。20 世纪30年代，悉尼大学人类学家埃尔金教授在对澳大利亚原住民长期调查后发现，原住民之间心灵感应经常发生，比如有一个原住民在距离家乡相当远的地方工作，突然有一天他对同事说自己的父亲过世了，而他的妻子又生了一个孩子，他急急火火赶回家去，一看果然是这样。在埃尔金教授的调查中，这样的事例比比皆是。
心灵感应对遗传的作用
人类的心灵感应是无法被扼杀的，它只是被压制在人类的潜意识之中。我们来思考这样一个问题：为什么许多人生来怕黑、怕蛇，却对花有着留恋？这是因为远古时代人们对自然的反应通过一代代遗传存留在人类的种族记忆中，成为人类普遍拥有的集体潜意识。
问题是，这种有关集体潜意识的记忆是如何在我们出生时就在我们大脑中打下烙印的呢？又是留存在我们大脑的哪一部分呢？
生物学中一个未解之谜便是记忆本身。我们如何记住昨天的事情，又如何辨认周围的人，等等，所有这些普通得不能再普通的记忆的确颇为神秘。通常人们认为，记忆在大脑中肯定是有一些物质基础的，就像计算机中的存储芯片一样。但直到现在，并没有人真正发现大脑中哪个部分是记忆所在，包括那些利用老鼠和猴子作为研究对象的所谓研究人类记忆的科学家，也一无所获。
谢尔德雷克由此指出，当我们努力寻找大脑中的记忆物质时，其实是走错了方向，我们的大脑根本不是记忆的存储之地，它更像是个跟电视机一样的调频接收系统，通过“形态场”共鸣的方式找到我们各自的记忆。
正是这样的调频接收系统，使我们在意识的最深处接收到了一代又一代人传承下来的记忆，这就是集体潜意识的由来。这种集体潜意识在动物身上也存在，例如蜜蜂的舞蹈语言、鸟类的筑巢及歌唱等本能，也都是它们的祖先世世代代遗传下来的。
我们通常说遗传是由基因决定的，但有形的基因怎么能决定这些无形的东西呢？基因只是指导了蛋白质的合成，决定了蛋白质中氨基酸的种类、数目、排列顺序等等，它没办法遗传人类或者动物的群体本能。因此，从遗传角度来说，基因的作用也许被高估了，而正是因为心灵感应遗传了更多的信息给后代，才由此塑造了不同的动物风貌。
当然，在如今这个理性占据统治地位的机械式科学时代，“心灵感应”被视为荒诞不经的幻想，从不会进入主流科学家的视野。因此当谢尔德雷克在20多年前推出自己的理论时，很多科学家把他的理论视为胡言乱语。
的确，谢尔德雷克教授的论点不仅奇特，还远远超出了人们通常所能理解的科学范畴。然而，我们知道，在量子物理学中，粒子之间有一种幽灵般的“超距感应”，两个具有关联的粒子，无论它们相互间的距离多么遥远，其中一个状态发生变化，另一个也会即刻发生相应的状态变化。既然小小的粒子都有幽灵般的感应，那么动物之间、人类之间存在心灵感应有什么奇怪呢？
