[发明专利]洛仑兹力推进器

说明书

技术领域

本发明涉及一种推进器，具体的说，是涉及一种以洛伦兹力作为推进力的推进器。

背景技术

运动的带电粒子和变化的电场都可以产生磁场，但它们产生的磁场的性质完全不同。

运动的带电粒子产生磁场，而粒子所带电量不受运动的影响。这说明，带电粒子具有的电能不会因为磁场(或者说磁能)的产生而发生变化。受运动影响的仅仅是电能的分布，即电场的分布。当粒子所带电量一定时，匀速直线运动的带电粒子产生的磁场完全取决于粒子的运动速度。而且磁场是速度的单值函数。也就是说，当带电粒子的运动状态一确定，带电粒子就有确定的磁场与之相对应。由此可见，运动的带电粒子产生的磁场，是描述带电粒子运动状态的状态量。状态量反映的是物体的状态，它会因参考系的不同而不同，但不可能脱离物体独立存在。所以，运动的带电粒子产生的磁场会因参考系的不同而不同，但它不能脱离带电粒子独立存在，它是带电粒子的自有场。

和动能一样，运动的带电粒子产生的磁场也是以能量的形式来反映物体的运动状态。所不同的是，动能通过质量来描述运动状态，动能集中在物体上；而运动的带电粒子产生的磁场通过电量来描述运动状态，磁场分布在粒子周围的空间中。

变化的电场也可以产生磁场。根据能量守恒原理，在变化的电场产生磁场的过程中，电磁场的总能量保持不变。这就是说，在磁能不断产生的同时，电能在不断减少——磁能由消失的电能转化而来。变化的电场产生磁场的过程，就是一个能量从电能形式转变为磁能形式的过程。而电能和磁能分别定域在电场和磁场中。依据电场叠加原理，在上述过程中的任一时刻，初始电场都可视为由两个相互独立的电场叠加而成：一个是已经转化为磁能的电能定域的电场；另一个是残存的电能定域的磁场。显而易见，前一个电场产生了磁场，但它已经消失了。后一个电场虽然依旧存在，但它还没有产生磁场。因为两个电场相互独立，所以前一个电场产生的磁场与后一个电场也相互独立。换言之，在变化的电场产生磁场的过程中，磁场和电场相互独立。前一个电场还是连接磁场和产生变化电场的装置的纽带。随着它的消失，变化的电场产生的磁场不仅独立于电场，而且独立于产生变化电场的装置。(于此相对照，在运动的带电粒子产生磁场的过程中，作为连接磁场与粒子的纽带的电场始终存在。)变化的电场，以及产生变化电场的装置仅仅是产生磁场的初始条件。变化的电场产生的磁场是辐射场，它与参考系无关。

变化的电场产生的磁场与产生变化电场的装置之间的关系，类似于电磁波与天线之间的关系。天线仅仅是产生电磁波的初始条件。当电磁波一旦产生，它就与天线没有任何关系了——电磁波脱离天线独立存在。

注意，要产生辐射磁场，电场就必须“真正”发生变化。比如以下两种情况，电场的变化只是表面现象，所以不会产生辐射磁场。

第一种情况：带电粒子的电场，其分布会因带电粒子运动速度的不同而发生变化。似乎运动的带电粒子产生的磁场源于电场的变化。实际上，这里发生的电场的变化源于观察者的角度。带电粒子产生的电场是粒子的自有场，判断它是否发生变化应当以带电粒子为参照物。相对于带电粒子，粒子产生的电场与粒子的运动速度无关。当带电粒子因运动而产生磁场时，相对于带电粒子，电场并没有发生变化。之所以观察到电场的分布会随粒子的运动速度变化，是因为观察者所处的参考系相对于带电粒子发生了变化，是观察者“认为”电场发生了变化。运动的带电粒子产生的磁场不是源于电场的变化。相比较而言，可以认为它源于电场的运动。

第二种情况：由粒子所带电量发生变化引起的粒子电场的变化，不会产生磁场。这是因为，粒子所带电量发生变化，实质是粒子携带电荷的数量发生了变化。而粒子携带的每一个电荷产生的电场，相对于产生它的电荷以及带电粒子都没有发生变化。

变化的磁场还会产生电场，但这是另外一个问题，是磁能转换成为电能的问题。同理，变化的磁场产生的电场独立于磁场。变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，最常见的例子就是电磁波。正是因为变化的电场产生的磁场和变化的磁场产生的电场都是辐射场，才形成了电磁波，并使得电磁波能够传播。