[发明专利]建立能量不守恒慨念的教具及使用方法

说明书

本发明目前可以作为教学用具。

现有的观点是：能量是守恒的，能量可以从一种形式转化成另外一种形式，或者由一个物体转移到别的物体，在这转化和转移过程中，能量既不会增多，也不会减少。无论能量怎样转换，总的能量是不变的。

笔者从实验及数学计算中发现：能量是不守恒的。能量可以从一种形式转化成另外一种形式，或者由一个物体转移到别的物体，在这转化和转移过程中，能量既会增多，也会减少。能量转换时，总的能量是变化的。

本发明的目的是根据“能量不守恒的发现”来制作一种教学用具，并且讲讲怎样使用的方法。使同学们直观了解能量不守恒这一慨念。

发明是这样实现的：用L、W两组装置进行对比实验。如图1所示，称为L组，这是一个简单的实验，图中有磁体N、S及磁性物体A(软磁性材料，如软铁)，当磁性物体A放到适当位置时，磁埸中的磁埸力吸引磁性物体A位移到磁埸强度最大的地方，位移方向如箭头所指的方向。这里磁性物体以分子、原子的状态出现，在受磁埸力吸引过程中，也以分子、原子的状态出现，吸引到静止不动的位置，也是以分子、原子的状态出现。此实验说明了磁埸对磁性物体有力的作用，在磁性物体位移过程中，磁埸力对磁性物体做了功。如果另外的物体对此磁性物体有力的作用再发生位移回到原来位置，再位移前此磁性物体以分子、原子的状态出现，再位移过程中，也以分子、原子的状态出现，再位移回到原来位置还中以分子、原子的状态出现，这样，另外的物体对此磁性物体A所作的功与磁埸中的磁埸力对此磁性物体A所作的功是相等的。

如图2所示，称为W组，这是一个磁埸中的电化学反应实验，用一个长方形的绝缘容器，装入磁性物体A，处在磁体N、S的磁埸中，此磁体N、S的磁埸强度与图1所用的磁体N、S的磁埸强度相同，或者就用同一磁体N、S，由于磁感应的作用，此磁性物体A也成了磁体。在长方形缘容器中的另一端装入另一磁性物体B，A与B用的材料是软铁(指软磁性材料)，注意，软铁B的位置是不能受磁埸力吸引的发生位移的位置。然后倒入适量的电解质溶液，如酸、碱、盐。这里用硫酸亚铁溶液，当外电路未接通时，由于磁埸力的吸引作用，在软铁A的表层有大量的带正电荷的铁离子聚集，在软铁B的一端的磁埸强度没有软铁A端强，磁埸力也就较小，因此带正电荷的铁离子在软铁B端聚集较少。这样，软铁A与软铁B存在着电位差，软铁A的电位高于软B的电位，一旦接通外电路，由于软铁B的电位低于软铁A的电位，电子就源源不断的从软铁B经外电路负载而流向软铁A，软铁B失去电子就有带正电荷的铁离子进入溶液中，软铁B的重量减轻，受磁体软铁A及磁体N、S的共同吸引，带正电荷的铁离子流向软铁A，在软铁A端得到电子成为铁原子，软铁A的重量增加。这里，软铁B在吸引前是以分子、原子状态出现，在吸引过程中，是以带正电荷的磁性离子状态出现，吸引到软铁A表面后，由于得到电子，还是以分子、原子状态出现。软铁B失去的重量等于软铁A增加的重量，总重量不变。此实验说明了磁埸对带正电荷的磁性离子有力的作用，在带正电荷的磁性离子位移的过程中，磁埸力对磁性物体做了功。同时，说明了磁埸与电埸共存的一种方式。

当软铁B的重量消失后，也就是全部变为带正电荷的离子被软铁A吸引，在软铁A中得到电子还以分子、原子的状态出现，可以认为，相当于在图1中的软铁A发生了位移的情况。

什么是功？一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，这个力对物体做了功，力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。

什么是能量？一个物体能够对外界作功，此物体就具有能量，能量有各种不同的形式、如动能、势能、内能、电能、核能、化学能、潮汐能等等。特别指出的是，潮汐能是天体之间互相作用而产生的，地球与月亮之间的万有引力使海水涨潮，退潮，存在的时间是亿年为单位计算的。

磁埸对磁性物体、电流、运动电荷有力的作用，电埸对静止电荷和运动电荷均有力的作用。本发明的基本论点在于磁埸对溶液中的铁、钴、镍及铬、锰、铜等带正电荷的磁性离子也有力的作用，吸引带正电荷的磁性离子发生位移，位移到磁埸强度最大的位置。或者当磁埸的磁性是同极时，如N、N极或S、S极，排斥带正电荷的磁性离子发生位移。这就产生了这样一个现象，有磁埸的存在就有电埸的存在，因此，磁埸具有能的性质。

图1所示的L组磁体的磁埸力作功的形式是动能。图2所示的W组是磁埸中的电化学反应，磁体的磁埸力作功的形式是电化学能。特别值得注意的是：此电化学反应是可逆的化学反应。