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概率方面的问题 设S=i1－i2+i3－i4……in,i1,i2,i3……是（0,10）内的随机数...概率方面的问题设S=i1－i2+i3－i4……in,i1,i2,i3……是（0,10）内的随机数,当n=100时,s大于6的概率是多少?
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总体X~U（0,1）,EX=0.5,DX=1/12；X1+X2+...+X100=Σ(i=1→100)Xi=100X ̅ 由于n=100足够大,因此 (X ̅ -0.5)/ (1/√12) /10 =20√3*(X ̅ -0.5) 近似服从N(0,1)分布P(Σ{i=1→100}*Xi>6)=P(100X ̅ >6)=P[20√3*(X ̅ -0.5) >(-15.242)]=P[20√3*(X ̅ -0.5)
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扫描下载二维码永动机理论的可行性和实践的可操作性（修改稿）　　　　张建军　　　　摘
要：带电粒子在穿越无限大平行板电场时，根据电荷守恒定律和真空涨落的事实，可以实现能量的生灭，由此突破热力学一、二定律的束缚；而基本电荷呈面分布时，点电荷在空间球形各向同性均匀分布的电场电力线不再有效，借助偏转磁场或电屏蔽可以实现对静电场场强环流定律的突破，真正实现“能量创造”时电流的自动循环。由于输出输入比可以达到100～10000，故可以实现自持循环，实现永动机。本文首先从理论上对永动机展开讨论，就一些专家的质疑给予了合理的解释，并就初步实验证实能量生灭和对静电场场强环流定律的突破提出了一些建议和意见。　　关键词：自动循环
能量生灭管
静电平衡　　　　第一部分：理论上的可行性　　　　一、工作原理　　 　　1、场强环流定律的突破　　在图1中，AB平行板接电源，A板接负极，B板接正极。由于平行板电场的边缘效应，静电场的场强环流为零。如cdef（gh）的循环。首先看cdefc回路。电子由c到d时，受电场力加速；电子由d到e时，由于边缘效应，电子要被电场力减速；电子由e到f时，被电场减速；电子由f到c时，由于边缘效应，电子要被电场减速。在图1中，电子由d到g时，由于电子运动方向与电力线方向相垂直，所以电场力不做功。而电子由d到h时，电子运动方向与电力线方向有一角度，但与de不同，在dh线路中，电子受到AB之间电场力的加速，根据力的平行四边形原理，这与de线路上使用的是同一个平行四边形原理。这就是说，在cdhfc的回路中，cdh的运动路线始终是电场力做功，而hfc路线中，电场力才做负功。　　我们知道，由于导体有等势特性，如果cdhfc的回路中，由导线连接ch两点，那么，电子由c点到h点时，受电场力加速做功，而电子由h点沿导线回到c点时，电场力不做功。这样，在静电场中，场强环流不为零。实验方法如图2，即c点移到A板上，h点处放一块等势b板。　　2、自动循环加速电场的形成　　在图1中，把c点移到A板上，如果要实现电子在cdh的自动运动路线，可以在dh段加上偏转磁场，这样，cdh段就可以自动形成。　　 　　如图2，A板和b板用导线连接并接地，由于等势b板的引入（b板称等势b板，因为b板和A板电势相同），AB平行板之间的电场电力线分布会受到影响。　　A板用灯丝加热电路加热发射电子，于是AB平行板之间就形成了电子枪的事实。A板被加热后，持续发出大量自由电子被B板加速，在偏转磁场的影响下撞到b板。b板上有了多余的电荷，由于Ab板等势，b板上的电荷不可能持续积累，所以电荷就沿连接Ab板的导线流通形成循环。　　3、自持循环的形成　　b板输出的电势能和热能是创造出来的，与AB平行板连接的提供加速电场的电源无关。所以，就实现了输出能量是输入能量的100倍以上。拿出10份能量来实现自持循环，就无须外来的能量的输入，并且能够源源不断的对外输出能量做功，实现人类生产活动对能量的需求，永动机。　　　　二、逻辑论证　　逻辑论证，就是使用教科书上的理论和实验来进一步进行逻辑推导，她是否正确，还有待于实验的进一步检验。　　现在用图2来串联一下本实验的逻辑推证。因为本实验违背了能量守恒律，所以每一个环节都可能引起专家的质疑，现择其要者简述如下：　　　　第一步：　　1、来自A板的自由电子能否被B板加速。　　能。　　理论逻辑。b板的下端位于AB板上端的连线上，所以b板位于AB板之间的旁侧，并未遮挡在AB板之间。基本电荷的电力线总是射线状的，所以AB板和bB板之间总会有电场。电子在电场中肯定会被库仑力加速。　　实验一：ABb三板类似图2接电源，放入绝缘油中，将一些针状晶体碎屑撒到绝缘油中使之悬浮起来，接通电源，这些小晶体会因感应而成为小的电偶极子。她们在电场力的作用下就会转到电场方向排列起来，于是就显示出了电场线的图形。本实验来源于教科书，不是张建军的独立思考。如果AB板之间有电力线分布，就证明电场存在，电场存在，自然对其中的电子加速。　　实验二：图2中除去偏转磁场，测量B板的电流I2是否存在。如有I2，则A板发出的自由电子显然被AB板间的电场力加速，而且此时I=I2。　　　　第二步：　　2、来自A板的自由电子能否撞击到b板。　　能。　　理论逻辑。教科书称运动电子要被磁场偏转，选择合适的偏转磁场强度，电子就能够偏转到b板上。张建军不知道哪个专家能创造一个不偏转运动电子的磁场。如果是，大逆不道的是那个专家，他不肯接受教科书的教导。　　实验，见4问。　　　　第三步：　　3、来自A板的电子束流撞击到b板时能否保持AB平行板电场加速时给予的动能。　　能。　　理论逻辑。　　3——1、上海复旦大学物理系朱永强老师质疑：　　朱永强老师问：来自A板的电子被B板加速，当被磁场偏转时，由于b板电势与A板相同， AB板之间的电场加速区和b板有电势差的变化，所以运动电子在电势差的作用下，在撞到b板上时，电子动能已经为零，如果这样的话，静电场的场强环流定律是不能突破的，所以实验本身就是失败的。　　张建军的解释是这样的：㈠、按照教科书的观点：①电势总是连续的，而场强可以不连续。比如带电导体球内外，内部场强突变为零。②电场对电子做功时，电子获得的能量，等于电场中电子在两点时电势能的差。㈡、按教科书上的观点是建立在位场场强环流定律为零基础之上的，具体地说是电势连续和场强连续。而实际上，在图2中，由于b板的存在，AB板之间的电场发生了重新分布。这时电势和场强同时不连续。我们查看一下教科书的基本定义，等势面总是和电力线方向相垂直的。在AB板之间有b板的一侧，平行板电力线的边缘分布被b板破坏掉，所以，和电力线相垂直划等势面时，在电力线消失的地方，等势面突然中断，这就表明电势是不连续的。同样，由于b板的遮断，AB板之间的电场在b板这一侧，有电力线分布区到无电力线分布区，就是场强的突变。只是教科书上的场强突变是纵向的（沿电力线方向），我们讨论AB板之间电场的场强突变是横向的（和电力线方向相垂直）。这里的关键地方，就是b板的引入，对AB平行板电场边缘效应的破坏。当电势、场强突变时，就不能再用教科书的观点来看待这个问题。㈢、电子在电场中受力被加速时，根本原因是电场力的作用而不是电势的变化。电子所以受力，是库仑相互作用力。使用场强乘以电子的电量，因为这里有横向的场强突变，但即使是被磁场偏转时，电子还是被加速而不是减速，按照力的平行四边形原理。参看图1及相关文字介绍。在这种情况下，电子在电场中不同的势能点移动时，电场对电子的做功已经与这两点的电势能差无关。从形式上看，是b板的引入，AB平行板之间的电力线边缘效应被破坏。从根本原理上看，是静电场场强环流定律不为零。再说深远一点，就是基本电荷的点电荷模型到面电荷模型的变化。详细论述见《静电力永动机》一文。　　3——2、河北省石家庄粱助兴先生质疑：　　粱助兴先生问：我看了您的《永动机六逻辑》一文后，认为您的永动机设想不可能成功。虽然b板破坏了AB板之间的电场的边缘效应，但b板本身也有边缘效应，由于AB板相距较远，而bB板相距较近，所以bB板之间的电场比AB板之间的电场要强得多。边缘效应是这样的，在b板背对B板的一侧（也就是b板上的面向A板的这一侧）也会有和B板形成的电场电力线，当然这样的电力线是弯曲的，这部分电力线也会对来自于A板的电子束流起阻止作用，所以当电子流到达b板上时，电子动能已降为零。也就是说，不管静电场如何分布，当全面考虑边缘效应时，由于静电场的场强环流为零，所以来自于A板的电子流，在撞击到b板时，动能已经降为零。　　张建军答：这个问题不是独立的，实质上和上海的朱永强老师的提问完全一致。朱老师的提问是从电势的角度来质疑的，粱先生的提问是从电场（场强）的角度来质疑的。实质上是同一个问题的两种不同说法。属于六步逻辑的第二步和第三步逻辑之间的环节。　　首先要对边缘效应进行一下认识，边缘效应主要是针对平行板电场来说的。在理论模型上，无限大的平行板带有异号电荷时，两板之间有电场，而两板之外电场为零。对于真实的平行板，不是无限大，但两平行板相当大，或距离足够近时，一般认为两板之间的电场是均匀的，两板之外无电场。但考虑到场强环流定律，两板的边缘部分，电场不再是均匀的，而是从中心向边缘逐渐减弱，一直到两板边缘之外还有电场分布。这就是“边缘效应”的本意。粱先生提到的两板相背对的一侧，边缘也有电场电力线，这是对“边缘效应”的延伸，也可以算做“边缘效应”。　　需要注意的是，对于平行板来说，两板之间的电场，其中心是均匀的，由中心向边缘的部分，电场逐渐减弱。两板之外，中心的电场（是极其微弱的，甚至）可以忽略，认为没有电场，从中心向边缘，逐渐有了电场，并逐渐加强，然后借助“边缘效应”和两板之间的电场相互连接过渡，形成完整的平行板电场，教科书是这样画出电场分布图的。　　这是需要注意两点：⑴两板之间均匀的电场分布区和两板之外中心的没有电场区是对应的。⑵两板之间靠边缘的电场逐渐减弱区和两板之外由中心无电场区向边缘的电场逐渐增强区是对应的。因此，平行板的面积越大，两板之间均匀分布的电场区越大（两板之外中心没有电场区也越大）。平行板的两板之间距离越近，两板之间均匀分布的电场区域越大（两板之外中心没有电场的区域越大）；同时两板之间由中心向边缘的电场逐渐减弱区越小，两板之外由中心向边缘的电场增强区越小。　　对于《永动机六逻辑》一文图中的bB板来说，bB板相距越近，背对B板的b板一侧（也就是b板上的面对A板的一侧）中心电场非常弱的区域越来越大，比较强的电场区越向边缘移动。我们知道，来自于A板的电子流撞击的是b板的中心部分，边缘部分是作成阴极罩的。所以，就bB板之间的边缘效应对来自于A板的电子束的阻碍作用来说，这个影响肯定有，但只是次要矛盾。这样，从表面看来，bB板之间的距离越近，bB板之间的边缘效应对来自于A板的电子束的阻碍作用越小。理论上虽然如此，但实际应用上不然，因为bB板不是正对的，是斜对的，所以之间不可能设计的过于近（当然，bB板之间的距离为零也可以考虑的，这样，b板就位于B板的正上方，bB板之间的电场分布在两板的侧面相对的部分。但这样一来，由于要求bB两板相距一定的距离保证两者之间不发生场致发射，两板之间要拉开距离，这样，整个的管子设计就要变得更粗一些，这是不利因素）。而且，考虑到b板的散热因素，防止b板的热电子发射，以及要求bB两板相距一定的距离保证两者之间不发生场致发射，因此两板相距的距离不是越小越好。尤其是，后面还要谈到“ABb三板要放在真空中，必须有真空条件的容器，不管容器采用金属还是绝缘体（如玻璃管），管壁总是和ABb三板形成分布电容电场”，分布电容电场对电子流获得的动能也产生消极的影响。　　粱先生的这个问题积极意义在于，要想减弱bB板之间的边缘效应对电子束的阻止作用，b板接受电子流的应该是其中心区域。因此，如果加大b板的面积，b板可以接受电子束流的中心区域就会扩大。这就提示，在初步实验时，由于b板做的较小，所以对电子流的阻止作用就明显一些。但这并不会影响永动机实验方案中关于对静电场场强环流为零的突破，只是电子到达b板时，其动能会减小一些而已。　　从粱先生的出发点看，是坚持教科书的成熟理论，原是对的。因为这些理论是经得起实验考验的。但成熟的理论也有突破。虽然教科书说静电场的场强环流定律不可逾越，但又称电力叠加原理不成立。《（大学物理学）电磁学》（第二版，清华大学出版社，1999年12月第2版）第11页在对文中“电力的叠加原理”做脚注时说：“叠加原理并不是普遍成立的。对于非常小的距离或非常大的力，叠加原理可能失效。特别是在电磁场的量子力学效应中，这种经典的力的叠加原理是不成立的。”从整体上看，从逻辑上不难导出，如果电力叠加原理不成立，那么场强的环流定律也不成立，同时，基本电荷在不是一个电荷而是大量电荷存在的情况下，基本电荷在其周围空间的球形放射状各向同性的电力线分布也不成立。　　这个逻辑并不难，如果每个基本电荷在空间球形放射各向同性分布的电力线在大量电荷分布时仍然成立，那么任意一对儿基本电荷之间的相互作用力都可以用库仑定律来计算，这必然得到电力的叠加原理在任何情况下都是精确成立的结论。由于“场强环流定律为零”是与“基本电荷在空间球形各向同性的电力线分布”是一致的，所以“场强环流定律为零”在这里已经是非法的逻辑了。　　所以，如果能把教科书上关于电力叠加原理不成立的介绍也关注一下，从逻辑上就可以得出，因为电力叠加原理不成立，所以场强环流定律不成立。既然场强环流定律不成立，就不能用场强环流定律不成立作为逻辑判据，用此来否认发自A板的电子到达b板时还可以保持动能，由AB电场加速得到的动能。　　从“电力叠加原理不成立”的事实和“场强环流定律为零”的不可调和的矛盾中，可以把基本电荷空间各向同性的放射状电力线分布的点电荷模型过渡到面电荷模型，这一切都在《静电力永动机》一文中详细给予了介绍。　　如果抓住“边缘效应”不放，不如把矛盾扩大化，复杂化，这就是来自于教科书上的名词“分布电容”。实质上，我们讨论的ABb三板要放在真空中，必须有真空条件的容器，不管容器采用金属还是绝缘体（如玻璃管），管壁总是和ABb三板形成分布电容电场。这也是为什么AB板之间的距离不能过大（与AB板本身的面积有关）的原因。一般情况下，b板设计在AB板之间的位置是，大约为Ab板之间的距离占AB板之间的距离的3/4～4/5。（顺便说一说，当考虑分布电容时，粱先生所提出的第二个补充问题：连接AB板之间的连接导线和AB板形成的电场对电子流动能的干扰问题根本不需要解释，因为她根本不存在——导线从Ab板直接引出到管壁外面，在管壁外面相互连接。如果形成电场分布，也只能是管壁和ABb板形成分布电场，在《静电力永动机》一文中，我也从定性上大致画出了电场的分布图）　　实验，见4问。　　　　第四步：　　4、Ab板之间的电流循环能否形成。　　能。　　理论逻辑。当电子束流撞在b板上时，电子动能转为热能储存在b板上，而b板上就有了少许的电荷积累。由于Ab板同时接地电势为零，当b板上有电荷后，电势就会升高（降低，这里是负电荷，负电势），但导体是等势体，所以b板上的电荷就会沿导线流回到A板上，完成Ab板之间的电流循环。　　实验：在图2中的实验中测出连接b板的电流I1＞0。当电子束流全部偏转到b板上时，可得I1= I。（需注意：b板要接入电源——负电势，以形成反向电场，对抗热电子离开阴极时获得的初动能）　　插曲：Ab板之间的电流循环形成，表明了①静电场环流不为零。②静电场不是保守场。③静电力不是保守力。④电力叠加原理不成立。⑤电势叠加原理不成立。⑥基本电荷的点电荷模型和面电荷模型之间的相互移行转化。　　　　第五步：　　5、b板能否输出负电势。　　能。　　理论逻辑。电子被AB板加速后获得了很大的动能保证撞在b板上。但撞在b板上只能产生热能。如果在Ab板之间的连接导线中加入电阻，根据U=IR，可知在b板上将会形成负电势。b板有负电势就和A板的电势不同，Ab板之间形成反向电场降低电子束流的动能。这样，在b板上既得到热能，又得到了电势能。注意，电势能的获得是以b板上热能的减少来换取的。另外，b板上输出电势能时，偏转磁场要减小，以保证电子束流能撞到b板上。　　实验：在Ab板之间的电阻两端并联接入电压表，可以直接读出电压。　　插曲：b板输出负电势，就打破了任何电源内部的动力必须由非静电力来提供的圈套。Ab板就是对外供电电源，动力来自于AB板之间的静电力。这实质上仍然是对静电场场强环流定律（保守力、保守场）的突破。　　以上的讨论，因为没有攻击能量守恒律，所以多数的专家能够接受。以下的讨论，如果专家一定要以能量守恒律为立论依据，他就要否定电荷守恒定律。而实质上，电荷守恒定律的讨论才最合理，符合实验结果。　　　　第六步：　　6、奔向b板的电子吸收的光子能量是否来自于电子枪加速电源。　　否。　　理论逻辑。　　6——1、奔向b板的电子吸收的光子能量是否来自于电子枪加速电源。　　解释是这样的：①电子加速时，只有吸收光子才能增加动能，提高速度。②由于偏转磁场的作用，来自于A板的电子全部转向了b板，因此I1= I。③如果电子枪加速电源要付出能量，那么连接B板的I2就不是零。④这是因为，电源的电流为负时，电源吸收能量属于充电状态。电流为零时，电源的能量不变，电流大于零，电源才消耗电源内部的能量对外做功。⑤不管电源内的电流为负，为零，为正，公式W=UIt或P=UI总是正确的。所以，如果电子枪电源要付出能量，必然表现在通过电源的电流I2＞0。⑥如果I2＞0，那么，I1+I2＞I。这和电路中的克希柯夫定律（基尔霍夫定律）是矛盾的。⑦如果I1+I2＞I，克希柯夫定律不成立，这就违背了电荷守恒定律。⑧在这里，电荷守恒定律的前提，导致了能量不守恒。　　6——2、北京中科院高能所的张英平老师质疑：　　张英平老师问：根据已经有的实验结果可知：范德格拉夫静电起电机在加速电荷时，一旦放出束流，金属球的电势将会降低，必须把静电输送带速度提高，以补偿电势的下降，束流越大，需补偿的越多。起电机的束流与高压是两个系统，并没有接触，但高压系统还是对束流做了功，即束流增加的能量，不是凭空创造而来的。因此张建军的永动机中，电子枪加速电源对电子束流加速时，必然要支付能量代价。　　张建军解释：电子枪加速电源加速电子束流时，电源无须付出能量代价。㈠、这个原因很简单，束流放出时，范德格拉夫静电起电机金属球的电势所以下降，是因为离子源的电荷变化引起静电感应而改变电荷分布引起的。㈡、离子源是位于金属球内部的。以加速正离子为例，我不是很清楚真实的实验情况，但不外乎以下两种情况：①假如离子源是带正电的，这些正电荷在金属球的内表面由于静电感应而产生了负的束缚电荷，这些负电荷不会和由传送带传输来的正电荷相互中和。当束流放出时，离子源正电荷减少，和这些减少的正电荷相关的在金属球内表面的因静电感应产生的负电荷就不受束缚而恢复自由身，于是和传送带传输来的正电荷相互中和，降低金属球的电势。②假如离子源本身是电中性的，当放出束流时，离子源因本身损失了正电荷而带有负电，（有两种解释，其一是）这些负电荷就会因静电感应而在金属球内表面产生正的束缚电荷。与束缚正电荷原来组合而为电中性的负电荷是自由的，就会和来自于传送带的正电荷相互中和，自然就降低了金属球的电势（其二是这些负电荷因静电感应要吸引正电荷，因此金属球外表面上的正电荷就要向内表面转移，和离子源的负电荷形成感应电场。外表面正电荷减少，所以电势降低。这两种解释是一样的，实质上，这两个解释的过程都是存在的）。所以就出现了这样的实验事实：一旦放出束流，金属球的电势将会降低，必须把静电输送带速度提高，以补偿电势的下降，束流越大，需补偿的越多。㈢、我们有必要把做功和付出能量代价分离开，以便明确理论逻辑。平常做功总要付出能量代价的，但永动机中是例外的，永动机中，电子枪电源通过平行板的电场对电子束流加速做功，但电子枪的电源不支付能量。㈣、范德格拉夫静电起电机肯定对离子做了功，但离子的加速并没有要求范德格拉夫静电起电机付出能量。范德格拉夫静电起电机在束流放出时需要加大传送带的传输速度，只是用以补偿离子源电荷变化引起的静电感应而致的电荷重新分布。这部分能量的补偿与被加速离子动能的获得是不相干的。　　核实：在做上面的分析时，我并没有具体的实验数据做参考（问题是9月11日上午张老师在北京54届卢鹤绂论坛上提出的，答案是当天下午我在北京西客站等候火车时想到的，当时没有查找任何参考书，也没有向张老师询问更多的细节）。为了从数量级上对比核实一下，日晚上，我查了一下教科书，清华大学教材大学物理学《电磁学》110页习题“4.8 在范得格拉夫静电加速器中”“如果这金属壳电势要求保持9.15MV”“由于气体泄漏电荷，要维持此电势不变，需用传送带以320uC/s的速率向球壳运送电荷”。320uC/s，这个电荷的补充数量是非常大的，包含的基本电荷数目大得惊人。如果“束流”放出的电荷数量很少，比如只有几个基本电荷，上面的分析就存在问题（事实上，这个讨论很愚蠢，因为，如果“束流”只是放出几个基本电荷的话，即使付出能量代价，金属球的电势也不会降低——可以观察到的降低，因为只有几个电荷，与金属球表面上大量的电荷相比，数量级相差很大，根本观察不到金属球电势的变化。张建军也会犯逻辑上的错误，大家应该谅解）。因为教科书没有谈到“束流”的量级，所以我就立即（日晚上8︰30）给张英平老师打电话请教，张老师说：“离子源是电中性的”“产生等离子体”“以正离子为束流”“束流的量级是毫安级”“但不是很稳定，有时达不到1毫安”“但也是几百微安的量级了”。张老师搞的是2.5 MV的，所以补充泄漏电荷比上面说的320uC/s（也就是320微安）的数值应该小一些（上面的是9.15MV，比2.5MV显然大了不少），这与“束流”的几百微安的量级是相同的量级。所以需要额外补充电荷是很显然的，由此可佐证张建军的分析没有错。顺便一提的是，在电话中，张老师说，由于离子源而在金属球内感应的电荷不会影响金属球的电势，显然这不是事实。如果只是从电势上分析：离子源为电中性，放出正电荷后，离子源带有负电荷。这些负电荷就会在周围空间形成电场，空间电场不同区域就有不同的负电势。这个负电势与金属球上产生的正电势相互叠加，所以金属球电势降低。从微观电荷分布上来说，离子源的负电荷在金属球外表面上产生的负电势，与金属球内表面上感应的等量的正电荷在金属球外表面上产生的正电势正好相等，一正一负正好抵消。所以，不管如何分析，结果都是一样的。另外，离子源的负电荷和金属球内表面的感应电荷可以看作球形电容器。在球形电容器外表面以外的任意空间，由于带有等量正负电荷的两个球壳在球形电容器外表面以外的任意空间产生的电势处处相等，一正一负正好抵消，所以电势为零。翻开教科书看一看有关“均匀带电球面的电势分布”图，就可以明白。教科书上有一句话：均匀带电球面在球面外直到无限远处场强的分布都和电荷集中到球心处的一个点电荷的场强分布一样，因此球面外任一点的电势可以用点电荷的电场中各点的电势公式来计算。金属球内表面的正电荷产生的正电势与离子源负电荷产生的负电势在金属球外表面之外的任何空间区域的电势相互叠加相互抵消为零了，所以正电荷由金属球外表面转移到内表面时，已经对金属球外表面的电势没有任何贡献，所以“束流”放出时，由于静电感应使得电荷重新分布，所以金属球的电势必然降低。　　实验：测量I1、I2、I的电流，如果I1+I2=I，那么就证明了电子吸收的光子能量与电子枪加速电源无关。如果I1+I2＞I，那么就说明克希柯夫定律（基尔霍夫定律）失效，电荷不守恒。注意，实际上，总有I2＞0，因为总有散射电子流撞到加速阳极上，但她很小，所以我们主要看I1+I2＞I，而不是I2＞0。　　插曲：如果I1+I2=I，就可以宣布：①静电场场强环流不为零，静电学基本定律除高斯定律外全部失效。②能量不守恒。③永动机实现了（这是真的）。相反，如果I1+I2＞I，就可以宣布：①静电场场强环流不为零，静电学基本定律除高斯定律外全部失效。②电荷不守恒。③永动机不可能实现（这是假的）。　　退一万步说，就算永动机不成功，我们的实验就发现了电荷不守恒，克希柯夫定律（基尔霍夫定律）失效，这样，投入的实验经费也没有白花。　　　　第七步：　　7、既然电子束流加速时获得的动能与电子枪电源无关，能否去掉电源。（本问题是由北京中科院高能所张英平老师提出）　　能。否。　　理论逻辑：说可以去掉电源，仅仅是理论上，在理想情况下可以去掉。说不能去掉，是在现实中，不可能去掉。　　第六步逻辑用电荷守恒来说明电子流加速时吸收的能量不是来自于电子枪加速电源，论证时采用了电路中的定律，克希柯夫定律，电流做功公式W=UIt，功率公式P=UI，电流为负为正为零时电源充电、对外做功或电源能量不发生变化。这是很简单的。这和电荷守恒的联系是很密切的。如果采用理想状况进行理论假设，就只需用电场的基本定律和电荷守恒，无须考虑电路定律。　　首先，我们讨论一个理想的情况，让电荷守恒与能量守恒发生冲突。　　 　　图3中，讨论两个无限大平行板AB带等量异号电荷。A板带负电，B板带正电。AB板上对应开一对儿小孔。万能的仁慈上帝从无穷远的天边c点驱赶来一个自由电子，长驱直入，一直通过负电板A板上的小孔进入两板之间的电场中，被AB的电场加速获得动能。射出B板小孔后匀速直线运动，一直消失在天尽头的d点。电子在AB板电场中加速时获得的动能来自于哪儿？创造出来的。　　因为：自由电子既不是来自于A板，也未在B板上留下来，只是一个匆匆的过客。AB板上的电荷数目没有发身变化。所以平行板AB电场的能量不可能发生变化。这就用电荷守恒定律证明了能量不守恒。　　这里面还有一个基本前提，那就是“电荷在电场中一定会被电场力加速而做功”，也就是说，您不能用“电荷守恒”、“能量守恒”去反证电子在AB电场中不受电场库仑力的作用。试问，电荷在电场中不受电场力的作用，那还叫做电场吗？　　如果详细分析，上帝驱赶的自由电子对平行板电场的能量发生了骚动而不是改变。自由电子在平行板外不讨论。当自由电子由天边c点长驱直入到A板上小孔的中心点a时，相当于A板上多了一个基本负电荷，因此AB平行板电场能量增加了一个电子的能量。当自由电子运动到两板小孔中心点ab点连线中点o时，平行板电场能量不变。当自由电子运动到B板小孔的中心点b时，平行板正极板上相当于多了一个负电荷（可以假定该负电荷和B板上一个基本正电荷相互中和了），因此平行板AB电场的能量降低，相当于减少了一个电子的能量。当自由电子射出B板小孔匀速运动到天尽头时，平行板电场的能量恢复了。所以，自由电子只是对AB平行板电场的能量发生骚动，并不会真正的改变AB板电场的能量。　　电子穿越时虽然不改变平行板电场的能量，但会对平行板电场的能量发生扰动。除此外，穿越的电子还会对平行板上的电荷分布发生影响而稍微的改变电场分布。外来的电子假设成为多个电子组成的点电荷。点电荷穿越平行板之前，当来到负电板外时，负电板外表面因静电感应而出现正电荷而不是负电荷，这些静电感应产生的束缚电荷对点电荷吸引（插问：静电感应产生的感应电荷不会吸引点电荷而做功吧？简答：会吸引。教科书上说，带电体所以会吸引轻小物体，是因为轻小物体在带电体电场的作用下，形成电极化，电偶极子在不均匀电场中会移动。类似的，如磁铁引铁时，也是首先让铁发生磁化，然后才吸引）。但是，当点电荷穿过平行板到正电板外面时，在正电板外表面产生感应正电荷，外表面的束缚感应正电荷这一次的吸引是阻止点电荷的运动的。但正负带电板外面产生的过程是对称的，作用相逆，因此相互抵消。所以，有实质意义的只是点电荷在平行板之间的加速过程。　　点电荷穿越时，仅仅是对平行板上的电荷分布发生了轻微的扰动。如果点电荷仅仅是一个基本电荷——电子，而平行板上的电荷密度非常高，这种扰动就微乎其微。但讨论一下也可以更为明了。　　现在就可以讨论图2中，电子枪电源在电子流加速时并不付出能量。　　 　　图4是对图3的改进，因为在图3中，只有上帝才能实现。图4虽然我们无法实现，但她是图1图3变化到图2的可实现的操作的中间环节。　　图4中，B板上充了大量正电荷。Ab板不带电，用导线连接Ab板并同时接地。由于静电感应的原因，Ab板上感应出负电荷与B板形成静电场。　　现在用前文对图2图3的分析，来分析图4，显然，由于AB板之间加入了偏转磁场，来自A板的电子会撞在b板上形成循环，但这个循环并不影响AB板之间电场的能量。电子从A板上脱出然后到撞击在b板上，同样会象图3中自由电子穿越AB平行板电场时对AB平行板电场能量进行骚扰，但AB平行板电场电场的能量不会改变。当给A板加热发出持续的连续电子流时，形成Ab板之间的自动循环时，AB平行板电场的能量就是稳定不变的，持续不变的电子束流表现的是恒稳态，不会骚动AB平行板电场的能量。　　但图4只是理想状态不能真实实现。第一，B板需要绝缘体的支持以固定位置，而绝缘体电阻不是无穷大，所以B板上的正电荷会逐渐因为绝缘漏电流而丢失。第二，真空不是绝对的，总会有少量的空气残余分子，对来自于A板的电子流散射，散射的电子在电场力作用下，大多数撞到B板上，同样使B板上的电荷丢失（撞击b板时产生的二次电子同样会坏事儿）。B板上的电荷丢失就失去了自动循环加速电场维持的条件。所以必须象图2那样串接入电源，维持B板上正电荷不减少。　　现在您明白电子枪加速电源的功效了，她只是补充因绝缘漏电和散射电子对B板上静电荷的消耗。补充这个消耗肯定是付出能量代价的。但被加速的撞到b板上的电子束流，虽然是在B板的加速下获得能量的，但这个能量与连接B板的电子枪电源能量无关。　　实验：如果真的去掉电源，实验中b板的电流只能存在一个较短的时间内。其实，只要能够证明，当电子流加速获得动能时电源没有付出能量代价即可。见6问。　　　　第八步：　　8、磁场改变运动电子的运动方向时是否付出能量代价。　　否。　　理论逻辑：　　北京中科院高能所的张英平老师在对《永动机六逻辑》一文发表意见时，对他从事的10年的范德格拉夫静电起电机加速粒子时磁场是否需要付出能量代价这样评论道：至于偏转磁铁在这里做没做功，我这里没有测量。因用的是电磁铁，电流很大，做点功看不出来，而且做实验时是固定的，但是我想它也是应该做了功的。若用永久磁铁，恐怕能看到磁场衰减。因我做的是分子电流形成的N-S极，对分子电流是可以扰动的。但我没有实验，只是猜想。　　张建军解释：表面看张老师似乎犯了一个简单的错误，其实不然，这个问题的背后有非常复杂的逻辑牵连因素。　　张英平老师无非是想对物理实际考虑的周全一些，以避免盲目的得出结论。因为他对《永动机六逻辑》一文的前四步逻辑没有提出质疑，对前四步逻辑是认可的，这就等于是对场强环流定律的突破进行了肯定。但是由于科学界把“永动机”当成了“伪科学”来处理，所以对于“能量创造”之说，慎之又慎是对的。从全面上来看，我猜测张英平老师想表达这样的意见：针对《永动机六逻辑》一文，⑴、电子获得的动能来自于电子枪加速电源，这体现在张英平老师的提问：范德格拉夫静电起电机在加速粒子时，一旦有束流放出，金属球电势将降低——见本文前面的问答。⑵、退一步说，假定电子获得的动能不是来自电子枪加速电源的能量，那么可以猜测电子的动能来自于偏转磁场。总之，能量的创造生灭结论不可轻易得出，只有把所有可能的猜测全部通过理论分析和可靠的实验排除后，才可以放心的得出能量创造的结论。　　但要回答这个问题，不能沿着张英平老师的思路跑，否则论证起来很麻烦，得不到要领。　　实质上，要回答这个问题，用“能量守恒”观点和电场、磁场、力的基本概念就可以了。　　其一：在经典的基本实验事实和基本物理知识中：①电场：在电场中，电子受电场库仑力作用而加速，电子受力的大小是电场强度乘以电子的电量。电子由于被加速而获得动能（相反，电子如果被电场减速，电子将失去部分动能）。②磁场：运动电子在磁场中受洛仑兹力而偏转。电子受力的大小与磁感应强度、电子运动速度和电子的电量有关。运动电子在磁场中只是改变方向，电子动能不会改变。③能量守恒：电子受到电场力时，电子动能增加，同时，由于电子和提供电场力的电荷系统是一个整体的势能系统，所以电子和提供电场力的电荷系统的势能相对应地减少。而运动电子和磁场之间本来就不能组成一个完整的势能系统，运动电子改变运动方向时，电子的能量不变，磁场和电子之间也不存在什么势能或其他能量的变化。　　其二：①运动电子被磁场偏转时，磁场不会付出能量代价，从能量守恒的角度来看，如果磁场付出能量代价，而电子动能并没有增加，岂不是发生能量消灭了吗？这原本想维护能量守恒律的，但结果却是反对能量守恒。②张英平老师谈的虽然是范得格拉夫静电起电机，但针对的却是永动机。就算是在《永动机六逻辑》一文中电子枪加速电源不付出能量代价，也不能把能量的因素转嫁到磁场上面。因为电子加速获得能量的过程，是被电场加速；运动电子改变运动方向的过程，是磁场的偏转因素，不能把这两个过程混淆在一起。电子加速并偏转的过程中，磁场的偏转只是改变电子运动方向，如果磁场付出能量代价，就存在能量的消灭，但这是没有道理的。电子被电场加速时，能量的创造与磁场的偏转毫无关系。　　其三：张英平老师说：在范德格拉夫静电起电机中偏转磁场偏转高速粒子流时用的是电磁铁，做点功看不出来，如果用永久磁铁，应该能看到磁场衰减。并说分子电流形成的N-S极。　　张建军的解释是，磁现象的本质是分子电流，我们并没有发现磁单极子。但电子的运动或外面的电流对电磁铁或永磁铁的影响或扰动是不会违背能量守恒律的。　　比如大型水力发电站，为了产生强磁场，一般用电磁铁产生磁场。如果发出的电能来自于磁场能的转化，那么产出的电能就应该等于电磁铁消耗的能量。那么发出的电能只能够用来维持电磁铁的磁场，不能对外做功了。而且由于效率的因素，发出的电能还不够用来维持电磁铁的电能消耗。这本身就违背能量守恒律，这岂不是水力的势能加上电磁铁的磁场能，两份能量的输入，得到输出的一份能量——发出的电能？　　永磁体的原因确实是分子电流，如果翻一下相关的电工材料手册，永磁体刚被充磁时，磁场大一些，放置久了或其他环境因素，磁性会小一些。但这只是正常的衰减，这个磁铁就是不用，同样会自然衰减。但是可以对比一下能量。永磁体在充磁时，给充磁用的线圈通电一瞬间，永磁铁就获得了磁性，我自己多次对永磁材料充过磁，接通电路后立即断开，就完成了充磁过程。我这方面的知识比较欠缺。电工材料手册介绍永磁材料时用了个名词叫最大磁能积，有这么一句供大家参考：“人们习惯于用最大磁能积作为磁体内存储的最大能量，并以此作为衡量永磁体性能的重要参数。”而如果线圈的磁场强度小于磁性材料的矫顽力，根本就无法充磁或退磁（电工材料手册上介绍，从理论上讲，外加磁场只需达到材料矫顽力的2～3倍即可。实际上由于磁体本身存在一个退磁场，以及充磁机构存在的退磁场和漏场，外加磁化磁场强度需达到材料矫顽力的4～5倍）。电工材料手册谈到永磁体的时间稳定性：“磁体在充磁后，由于自身退磁场的作用，磁性能会随时间下降，这种现象称为自然老化。”“因此使用者最好在磁体充磁后进行人为老化。” 永磁体经过人为老化后就可以用在其他地方，如永磁电机或永磁发电机。当然这时要考虑“受外界磁场干扰的稳定性”，请参考电工材料手册。无论电动机还是发电机，在“做的功”是永磁体充磁时消耗的能量许多倍时，永磁体的性能还是可以保持的很好。所以，电子束流对永磁体的分子电流有扰动可以理解，但造成磁性能的衰减是不可能的，因为物理学家已经经过了人为的老化处理，而应用环境是不会选择可以给永磁体退磁的条件下工作的。　　电子束流和电流没有什么区别。如果认为水力发电或永磁电机、永磁发电机中和磁场相互作用的是电流，而范德格拉夫静电起电机、永动机中和磁场相互作用的是电子束流，那这也没有关系，我们还可以做其他实验，比如永动机做成了，这个质疑就不攻自破了。　　实验：实验五花八门，怎么做都可以，关键是实验前要得到质疑者的认同，不然，就算是实验做成了，也无法排除发问者的疑难。　　其四：关键还是对势能系统的认识。　　如果对电场能量的认识清楚了，就不会对磁场进行发问了。　　静电场是保守场，静电库仑力是保守力。　　能量的转化和守恒是对电场动能和势能的认识，当一个电荷在电场中被加速获得能量时，电场的势能发生了变化。　　以引力为例，地球的引力是万有引力，当一个重物在引力场中下落时，一般认为是地球对物体做了功，“物体的势能”减少，动能增加。其实不然，本质上看，是地球和物体这个势能系统的相对位置改变了，“地球和物体”这个势能系统的“位能——势能”（位置的改变引起势能系统能量的变化）变化。当使用人力或其他机械力（要消耗能量）克服地球引力时，又可以把物体放回到原来的位置。消耗外在的能量把物体举高和物体在引力场中的自由下落是两个不同的过程。这两个过程是独立的。如果我们不需要消耗能量就可以把物体举高到原来的位置，或者消耗很少的能量（小于物体下落时获得的动能，比如只占百分之一或千分之一）可以把物体恢复到原来的位置，那么，我们的努力不会影响物体的自由下落过程。这样必然出现了能量的创造和永动机的实现。　　但是，由于引力是保守力，万有引力场的场强环流为零，所以不消耗能量把物体举高的过程是不可能实现的。而且，宏观物体的动能究竟是什么，物理学并没有讨论。动能真的是势能转化而来的吗？不是，动能和势能是无关的，只是两者的变化总是联系在一起。在电场中，势能是电荷的位置的量度，而动能不是电子的速度的量度，而是电子携带光子多少的量度。　　电子在电场中加速时，电子的速度增加、动能的获得是一起的过程，即速度和动能是不可分割的。同时还有一个不可分开的，即光子。电子加速时吸收光子，电子减速时放出光子，所以，电子在电场中加速时，“电子的速度变大——动能增加——电子吸收光子”是不可分割的一体化过程。但电子吸收的光子与电子在电场中所处的“位置”无关。整个势能系统“势能”的降低，是由于电子的位置变化，如果能够恢复电子的原来“位置”，系统的势能不就是不变了吗？也就是说，我们只要能够无代价的恢复电子原来的位置，那么电子加速时吸收的光子——也就是创造出来的能量，可以拿出来供人类使用。　　“无代价的恢复电子原来的位置”实现的原理是位场的场强环流不是零，实现的方法是磁场的偏转，在电势不连续、场强不连续的情况下实现无代价的电子的转移。　　“电子吸收的能量是创造出来的”，物理基础是现代对真空的认识，真空是各种场的叠加态，可以自发的产生一对正反虚粒子并随之湮灭。所以真空中涨落的光子能量被电子吸收，这就是能量的创造。　　在《永动机六逻辑》一文中，电子枪加速电源的存在只是维持电场的存在，因为平行板上的电荷会通过绝缘体泄漏，以及电子束流可能被真空中残留空气分子的散射，靶面被撞击出二次电子等因素。如果考虑理想化，就可以去掉电源，只用电场来分析如上的问题了。也就是上面所说的电场的势动能。　　当然，电子的能量来自于真空，又涉及到电场物质和电场能量的讨论，可以参阅《永动机的能量》一文。　　其五：力、做功、付出能量代价的关系要分清。　　因为经典的认识中，能量总是守恒的，因此做功总是和付出能量代价联系在一起的。所以当有物体被施力做功时，总认为有能量代价，致使逻辑关系分不清。以竹篙撑船为例：用竹篙去推河岸或河底，竹篙上的力不是作用在船上，而是作用在岸边，所以竹篙上的力不是使船运动的原因。岸边给予竹篙的反作用力通过竹篙传递到船上，才是使船运动的原因。撑船的人付出的能量代价是把力施加在河岸上，就是说人付出了能量代价但未做功，而河岸施加的反作用力并没有付出能量代价，但却是使船运动的原因，也就是说做了功。看来，力、做功、付出能量代价的逻辑关系是很微妙的。　　这就可以对比磁力，对运动电荷的力为洛仑兹力，对电流的作用力称为安培力。教科书的解释洛仑兹力不做功还可以理解，安培力不做功，就糊里糊涂，难以理解。和刚才的竹篙撑船相比，不就明白了吗？作用力和反作用力是有启发的，因为运动电荷对磁场也有力的作用，电流对磁场也有力的作用，力的作用是相互的。真正的明白了用力做功并不需要能量代价，付出能量代价也可能不做功，才能够搞懂逻辑的落脚点。　　　　第九步：　　9、电子吸收的光子能量是否来自于真空（中的电磁波—光子）。　　否。　　理论逻辑：当容器抽成真空以后，容器内的温度与容器是相同的（当然，压缩气体，气体温度升高，气体压力减低，如抽出容器内的部分气体，气体的温度降低。虽然抽真空的过程，容器内的温度是降低的，但容器不断向内部进行热辐射，所以真空温度很快就和容器器壁以及外界环境温度等同）。这可以用温度表测出来。这表明真空中四处流窜的电磁波—光子，维持真空的温度。如果电子的能量来自于真空中流窜的电磁波，那么，在图2的实验中，电子枪内部的温度就会一直下降。假如外界因热传递而进入的能量（电磁波）少，而电子流吸收的电磁波（能量）多，真空的温度就会一直降下去。这就有绝对零度的限制。如果电子能够一直吸收电磁波，就能够实现比绝对零度还低的温度，这被认为是不可能的。当绝对零度时，就可以认为真空中没有流窜的电磁波了。不过电子不吸收光子，就不能够增加动能增加速度，换句话说，库仑力不能加速电荷，这就是天方夜谭了。教科书从来就没有讨论过温度对库仑力的影响。所以，电子吸收的光子能量不是来自于真空（中的电磁波—光子）。　　实验：用温度计测量图2实验所示的电子流加速路径附近的温度，如果温度不变（肯定会升高，因为电子枪阴极加热电路对周围的散热，以及电子枪各阳极接受少量的散射电子产热对周围的散热，当然，主要来自于输出阴极b板对周围的散热），说明电子吸收的能量不是来自于真空。如果温度降低，就说明电子吸收的光子能量来自于真空（电子枪阴极加热电路对周围的散热、电子枪各阳极接受少量的散射电子产热对周围的散热以及来自于输出阴极b板对周围的散热的成分占电子束流加速时从真空中吸热得到的能量比例不大，大部分的能量由输出阴极b板对外输出做功了）。　　　　第十步：　　10、那么，电子束流加速而获得动能时，是从何处吸收的光子。　　真空以太。　　理论逻辑：电子的加速不是平白无故的。电子吸收光子的能量，因此速度和动能的增加是分不开的。上面的实验分析，找不到光子的来源。那么，物理学的量子场论给予了启发。真空无时不刻的发生着涨落，可以产生一对正反虚粒子并随之湮灭。因此，真空以太也可以发生正反虚实能量子对的涨落，电子在电场中被加速线路中的每一点上，电子都会吸收涨落出现的正的能量子，所以电子的动能连续增加。虚的反的能量子就任由她流窜在真空以太中。这里注意两个问题。其一是真空以太的密度为1，也就是无穷大，因此足够供应永动机对能量的需求。其二是真空以太的速度是无穷大，也就是说，电子束流吸收运动路线周围的真空以太物质，那么全宇宙的真空以太物质立即赶过来补充，无须时间限制，所以速度是无穷大。另一个词叫做超距，力的相互作用是超距的。　　　　上述的十步逻辑论证对永动机实验的主要理论疑点进行了分析。　　当然，有专家对上述分析表示了初步的认可后，提出了综合效率和功率的问题，可能导致永动机不可能实现，这个问题很好，不过不在理论部分讨论，我们放到第二部分：实践的可操作性当中展开论述。　　　　　　第二部分：实践的可操作性　　　　一、初步实验的目的　　初步实验的目的是起到桥梁的作用，证明能量可以生灭，从而说服物理学家去从事永动机的研究和开发。所以，没有必要真正的做出永动机或样品。　　初步实验的目的是证明：1、静电场场强环流定律不为零。2、能量可以生灭。3、永动机可以实现。如果在实验中只做到证明静电场场强环流定律不为零就可以说服物理学家动手去做永动机，那么，只做到这一步就足够了。因为，实现永动机毕竟不是一个人的能力可为。　　实用永动机的基本要求是：1、无须任何燃料的持续补充，可以形成自持循环。2、效率实现100以上。3、实现大功率，可以满足人类生产生活的需要。　　因此，初步实验只需做到三步：　　1、Ab板之间的电流循环可以自动完成，这证明了静电场场强环流不为零。　　需注意，由于A板发出的热电子具有初动能，类比光电效应时，光电流需要施以反向电场加以阻止以得到光电子从金属表面逃逸时的初动能，因此，在b板上要加以反向电压对抗A板发出电子的初动能，如果仍能够测出电流，则Ab板之间的电流循环才能够视作可以自动完成，这才足以证明静电场场强环流定律不为零。　　为了输出能量的实用化，在保证电子束流可靠撞击在b板内部时，要尽可能的加大电势能的输出，而尽量减少热能的输出。　　2、输出功率大，输入功率小，证明能量可以生灭。　　① 输出功率大，输入功率小，可以证明能量创造。　　②既然阴极自循环，实现能量创造，那么，阳极自循环自然就实现了能量的消灭。同时，由于质能的转化，可以说，质量也可以生灭。但人类真正从事的过程，只是能量的创造，创造而已。　　③热功率可能不易测出，所以，最好能够实现输出的电功率大于输入的电功率，也就是说，输出的热功率忽略不计。　　3、输出输入比大于11。这就可以证明永动机可以实现。　　如果输入1份，可以输出11份的话，那么输出的10份可以循环转化为输入的1份，形成了自持循环，剩余的1份就可以对外做功。但实验中并不要求真实的自持循环。只要能说明道理就行。　　当物理学家们看到以上的效果时，他们就会良心发现，兴趣大发，去自己动手造出输出输入比大于100的可以自持循环的那个老母鸡了。　　　　二、实验时对能量生灭管的设计和准备　　产生X射线的管子称为X射线管，所以在永动机中可以发生能量生灭过程的管子称为能量生灭管。这是因为，采用阴极自循环创造能量，采用阳极自循环就是消灭能量。　　在多极枪永动机式的能量生灭管中，参见图5，把输出阴极和聚焦阳极的终端阳极用导线连接（电子枪的阴极或终端阳极二者的任何一个接地都是可以接受的），加速阳极改接另外的高压电源的负极（该电源正极接地），这时，输出阴极改称等势阳极，加速阳极改称减速阴极。那么，电子从终端阳极射出来后，被减速阴极阻止而降低能量，同时被磁场偏转而撞击在等势阳极上，电子回流到和终端阳极连接的电源。由于电子束流循环路线通过了电源，所以电源要付出能量代价。但等势阳极上收集到的电子动能，因为被减速阴极减速因此消灭了部分能量，所以等势阳极上收集到的电子动能转化为的热能要小于电源付出的能量代价。　　　　下面介绍多级枪永动机用的能量生灭管：　　多级枪永动机式的能量生灭管　　 　　（一）、基本说明　　参见图5。　　1、灯丝加热电路　　对阴极加热　　2、阴极　　受热后发射热电子　　3、栅极　　控制阴极发射的热电子电子流的大小　　控制阴极电子流的范围是否应以10～1,000微安为宜，如可以调大范围，就选择为10～10,000微安。　　4、第一阳极　　5、第三阳极　　6、第二、四阳极　　7、第四阳极，又称终端阳极　　第四阳极为四级枪电子枪的最后一极，故称为终端阳极。　　四个阳极做成相互套叠的圆筒状，可以避免外界的分布电场干扰　　电子枪一、二、三、四四个阳极对阴极发出的电子束流加速聚焦，但加速作用会被输出阴极的感应电场抵消，故实质上只有聚焦作用，所以这四个阳极统称为聚焦阳极。　　以上1—7相当于A板。　　8、加速阳极　　加速阳极是B板　　加速阳极对电子流进行加速。　　加速阳极应该做得大一些，以便接受散射电子时能够及时散热。按：X线管为了增加阳极的热容量和帮助散热，在阳极后面设计了阳极铜柱，因此加速阳极后面可以设计散热铜柱，尤其是输出阴极后面更要设计散热铜柱。　　假设没有加速阳极，由于终端阳极和输出阴极b板形成感应电场，故来自于阴极的电子束流被加速聚焦阳极加速后，射到b板时，电子速度和动能已经降为零。所以真正起对电子束流加速获得动能作用的是加速阳极　　9、输出阴极　　输出阴极为b板　　注意阴极罩的倾斜角度的设计，避免和加速阳极形成电场。阴极罩的倾斜角度应该处于平置和斜置之间。　　收集来自阴极的电子束流，对外输出电势能，同时在输出阴极上收集剩余的电子动能，转为热能储存在输出阴极上。医用X线教材称，撞击靶面的电子动能，99.8％转为热能储存到靶面上，0.2％转为X线的能量。　　输出阴极在原则上可以做得前后方向上宽大一些，以拉近与加速阳极之间的距离（同时加大了散热面积），这样可以消除石家庄粱助兴先生提出的b板背侧的“边缘效应”。但是，由于输出阴极和加速阳极之间要防止形成电子流，即b板受热后电子动能增加，在加速阳极电场的影响下容易发生场致发射，这要求两者的距离大一些，因此又要求输出阴极前后方向上做得小一些。另外，b板开孔做阴极罩时，b板下部要多留一些距离，因为b板下部的边缘效应要明显一些，而上部的边缘效应相对小一些。所以，如果有一些有关电子枪的参考数据是可以帮助设计的。　　加速阳极和输出阴极材料的选用，按：医用X线教材称：X线管阳极的材料和结构，必须具备耐高温、导热快和有利于产生X线等条件，因此选用有利于产生X线的金属钨和导热性良好的铜，制作工艺是将钨靶铸在铜体上。我们当然要考虑不宜产生X线了，那么，是否只选用金属铜合适。另外，把加速阳极和输出阴极外表面进行黑化处理，以提高热辐射能力，加快散热。　　10、阴极罩　　防止二次电子的逃逸　　11、漏斗　　扩大接受电子束流的面积，防止过热升华　　按电子束流撞在输出阴极内时，由于电子束比较集中，如撞在一点，易引起过热而引起b板气化升华。X射线管因为考虑焦点要小，故采用的是旋转阳极，这里当然不采用旋转靶面，可以采用漏斗形式，扩大接受电子束的面积。大型化后漏斗周围会加上循环冷却系统。另外，一般会选择库范永动机，这时输出阴极的设计又有变化。　　12、散热铜柱　　增加输出阴极和加速阳极的热容量并辅助散热。散热铜柱的外表面也要进行黑化处理，以提高热辐射能力，加快散热。　　13、偏转磁场　　偏转电子束流，保证电子撞到b板内部　　14、真空度　　真空度标准不低于电视机电脑显象管内的标准　　按，医用X线教材称：X线管内的真空度，应保持在10-6毫米汞柱以下，以保证灯丝的正常加热和电子飞向阳极的速度。可以参照这个标准要求。　　15、感应电场　　管壁和终端阳极、加速阳极、输出阴极之间会形成复杂的感应电场，可能会对电子束的散开和偏转、加速形成影响，这也是要注意的。　　16、加速效率比例　　即终端阳极与输出阴极之间的距离占终端阳极与加速阳极之间距离的比例，一般可考虑选用3/4～4/5，图5所示例图为3/4。　　17、玻璃壳　　按，医用X线教材称：X线管玻璃壳（常称玻璃壁）是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度的。通常多采用能耐高温，绝缘强度高，膨胀系数小的钼玻璃制成。因钼玻璃和铜的膨胀系数不同，两者不易直接焊接，故在铜体上镶一可伐（KoVar），即铁、镍、钴（54％Fe，29％Ni，17％Co）合金圈，将管壁焊接在合金圈上。由于合金圈和钼玻璃的膨胀系数相近，故不会因温度的变化而造成玻璃壁的破裂和漏气。　　初次实验时采用玻璃壳封装，实用化时是否采用金属壳更合适一些？　　18、X射线　　实验时要注意自我保护，加强对X射线的防护。做实验时最好有防护X射线的铅玻璃，医院放射科、CT室的隔离墙上都装有一块铅玻璃，既保护工作人员免受射线伤害，又能够观察情况。　　（二）、主要因素　　1、偏转磁场　　初次实验时，偏转磁场要外置，以减少能量生灭管制造的麻烦，但这样就会使磁场的边缘效应更显著一些，是其不利的一面。　　偏转磁场可能会对电子束影响使其散开，有好也有坏。坏处是，如果散开过大，就不能保证电子全部进入b板内部。好处是，电子束散开，撞击到b板内部时，就不会集中一点，免得靶面受热过于集中，引起局部气化升华。　　2、撞击b板需要的最小电子的能量　　因为b板要求尽可能高的输出电势，所以电子束能量要在保证撞击到b板内部时有最小的能量，以减少产热。如需10,000eV的能量，则初步实验时受很多限制，如只是要在1,000eV左右，则对实验条件放宽了许多。因为b板受热有限，我们想忽略b板上的产热，只测量b板对外输出的电势能。毕竟电学量容易测量多了，而热学量相对难一些。但也可能不完全是这样，后文有讨论。　　3、非线性　　电子束被B板电场加速时，也被磁场偏转撞向b板。本来AB板因为b板的加入会使得两板间的等势面右移，而动能的增加和速度的增加是平方比关系，动能等于质量乘以速度平方的一半，磁场对运动电子的偏转洛仑兹力又和速度成正比，而且磁场和电场都有边缘效应，在电子偏转向b板时电场又有横向的不连续，所以计算起来非常麻烦，想省事计算，就得在实际调节偏转磁场时非常仔细。　　4、b板的热容量、散热因素和热电子　　b板如果不能及时散热，则b板温度升高，即使b板采用电子逸出功较高的金属，当温度过高时也会发射热电子，bB板之间就会形成电流通路，而且bB板位置较近，在强大电场的影响下更容易发射热电子。当b板输出负电势时，bB板之间电场进一步加强，所以b板的设计很困难。　　b板和撞击b板的电子束能量是最为关键的，她限制了输出功率，因此使输出输入比受到莫大的限制。当然，这只是对初步实验时的限制，一旦建造大型发电站，就可以在b板内采用夹层，使用循环油冷或水冷，b板就没有什么限制了。　　5、加速阳极B板　　加速阳极应当适当做得大一些以便散热，这样，防止实验中由于误操作，b板过热，bB板形成电流通路，或偏转磁场调制不合理，阴极的电子流直接撞在加速阳极上，使B板接受电流过大过热而烧坏。　　6、漏电流　　b板和B板之间会形成漏电流，当然，任何电极之间都会有漏电流，因为任何绝缘体的电阻不是无穷大。由于b板热容量和散热的限制，撞击b板所需电子动能最小能量的限制，在b板上不能够输出较大的功率。这时分析时要考虑漏电流的因素。漏电流的原因是，管子的壁虽然是绝缘体，但电阻不是无穷大，所以，当电压差超过万伏以上时，bB板之间的连接导线之间的漏电流就会体现在微安表上。　　尤其是当b板输出负电势时，漏电流就会进一步加大。　　7、电磁谐振　　如高压采用交流升压整流滤波时，有一定的脉动成分，这时电路中的整流二极管可能和电路中测量电流用的电流表内的线圈形成电磁谐振，这会影响电流的读数，在初步实验中，由于各种电流量本身较小，可能造成较大的误差。　　　　能量生灭管有了，主要的就是偏转磁场的设计和准备了。为了初次实验时能量生灭管便于设计和制作，磁场考虑使用外置式，即磁场源位于能量生灭管之外而不是内部。偏转磁场可使用永磁铁，比如，铁氧体永磁体8.6×6.5×1.8厘米大小的一块磁铁不过2元钱，很便宜，大一些的略微贵一点，总起来说很便宜。可以用木板用钉子钉在一起来固定，这对于我来说是驾轻就熟的。也可以考虑使用电磁铁，这时铁芯可以设计成“C”型，尽量减少磁场的边缘效应，以便使其对电子束的聚焦影响达到最低限度，这对电子枪的良好聚焦作用是积极的。此外，就是高压稳恒直流电源和控制电路（比如栅极的调节控制电子束流的大小，聚焦阳极各极电压的分配等等）以及各种测量仪表等的准备了。　　　　三、实验时要测量的数据　　实验时要注意对X射线的防护，保护实验人员的健康安全。　　（一）、准备数据　　为保证实验的可靠性和实验数据能够得以可靠完成，在测量正式的数据前，应该测量一些基本数据对能量生灭管的电压磁场进行调制。一般黑白电视机和彩色电视机的电子枪高压可能是9,000～16,000V的范围内，我们假定能量生灭管的电子枪聚焦电压是10,000V，加速电压是100,000V（110,000V）。　　1、漏电流　　加速阳极接110,000 V高压正极，输出阴极接110,000 V高压负极，测量两者之间的漏电流。注意主要测加速阳极连线端的漏电流，输出阴极连线端的漏电流也可以测量，但能量生灭管工作时，输出阴极的电流方向与漏电流方向是相反的。另外，还可以把阴极与高压负极同时相接，看看阴极连线漏电流的比例，结果是，阴极的漏电流加上输出阴极的漏电流之和等于加速阳极的漏电流。提示，阴极工作时提供的电子束流和漏电流方向是相同的，在调节栅极控制阴极输出的电子束流值时，要注意其中有一部分是漏电流的。当然，实际工作时，阴极还可以和聚焦阳极之间形成漏电流回路。　　加速阳极接110,000 V高压正极，负极接地，输出阴极接另一个50,000 V高压负极，正极接地，测量漏电流。　　2、调磁场　　首先按加速阳极受热不超过3W的功率计算电子束流的大小。　　由于加速阳极为100,000V，聚焦阳极为10,000V，故电子枪阴极和加速阳极之间的电压差为110,000V。这样，电流为3W/110,000V=27×10-6A。　　调节栅极和磁场，令输出阴极的电子束流约在27×10-6A，这可以避免在磁场调节失误时，电子束流撞在加速阳极上，烧坏加速阳极。　　调试时存在一个问题，如果磁场过大，电子束将撞击到管壁上，由于管壁绝缘，电荷不能够立即转移掉，形成分布电场对电子束运动方向和能量产生影响；如果过小，电子束可能撞击到阴极罩外面，甚至撞击到散热铜柱上或加速阳极上。　　下面谈到测量提供磁场的电磁铁的电流大小，其实，可以这样操作，大约估计所需要的电流大小，然后固定电流值，采用移动磁场的方法。因为电磁铁和能量生灭管是分开的。磁场首先放在靠近加速阳极的这一位置，然后向聚焦阳极方向缓缓移动，因为选择的电子束流比较小，撞击到加速阳极上面也不会损坏管子。注意电流表的读数去调节。这时需要记下电磁铁线圈的电流大小和位置。另一个方法是在晚上做，调暗灯光以能看清楚仪表的读数为标准，并可以调节灯光的照明范围。这时应该能够看清楚电子束撞击的位置，因为可以发出比较弱的可见光（既然电子束流可以撞击出X射线，产生可见光也是正常的。但这个比例可能很小，在自然光线的环境下或晚上正常灯光照明条件下，可能看不出来，当然这只是猜测，并没有实验观察。历史例子有，伦琴发现伦琴射线时，电子管是用黑纸包着的，因此电子管应该发出可见光，否则就没有必要使用黑纸。还有，可以在输出阴极上涂一层荧光物质，但我没有更多的实际知识，不知道荧光物质是否会更容易发射二次电子，因为二次电子的作用是消极的，影响到电子枪的效率。但据我日晚上观察静电感应起电机在黑暗中起电时“起电盘”上到处迸发的电火花，输出阴极上的可见光在黑暗中应该能看清楚）。还可以在保证不损坏管子的输出条件下，全部关掉照明灯光，这应该能看到电子束流撞击的位置了，根据观察到的电子束撞击的位置，去移动磁场。如果移动磁场不足以调节，可以再调节电流，然后移动磁场，直到能够撞击到输出阴极内部为止（如果使用永磁铁，类似的记住磁铁的块数和位置，下面以电磁铁讨论为例）。　　①观察聚焦阳极电压为10,000V，加速阳极为100,000V（110,000V），输出阴极为0V时，所需要的磁场值，因为用电磁铁，即所需磁场的电流值。　　实质上，这一步可以省略。　　②由于加速效率比例一般选为3/4～4/5，我们假定在制作能量生灭管时选为3/4，又假定加速效率为40％（实际值并不知道是多少，可以按此估计，以此为基础进行调节），所以加速阳极对电子束的加速能力为100,000V×40％=40,000V。由于前面的聚焦阳极已经把电子束加速到单个电子能量为10,000eV，所以，如果输出阴极可靠接地，电子到达输出阴极时，电子能量为50,000eV。　　③假定电子束的动能为10000V时才能保证撞击到b板内部。那么，输出阴极接入－40,000V的电源，即该电源阳极接地，电源阴极接输出阴极，即输出阴极输出的电能对接入的电源充电（这可以避免接入电阻时，电阻两端的电压变化造成磁场调制的麻烦）。　　测出这时需要的磁场的大小（电流值）。　　输出阴极的所接电源以1,000V为单位下调，即－41,000V、－42,000V、－43,000V，测出对应的偏转磁场的大小（电流值）。一直估计电子束不能可靠撞击到输出阴极内部为止。比如假定这时接入的充电的电源电压为－49,000V，那么，可靠撞入输出阴极的电子动能为1,000eV。　　这样的估计是不可靠的。要积累数据制造实用的能量生灭管，建造大型电站，必须用比较可靠的方法，那就是测量输出阴极上的产热。根据输出阴极上收集的热量和电子束流的大小、通电时间等，估算出撞击输出阴极的电子动能。因为测量这一数据，主要是为了知道输出阴极的实际受热量的大小，以便于设计输出阴极的热容量、散热、温升等因素。　　④假定输出阴极受热功率额定值为3W，那么，这可以接受的电流为3W/A，这时输出的电功率为0.003A×4 W。现在，调节阴极的栅极，使输出电子流由27×10-6A逐渐上升为0.003A，注意这时的磁场是否要调节。注意这时输出阴极在给－49000V的电源充电。　　刚才分析的有关高压直流电源反接在输出阴极上进行充电可能有问题，因为直流电源一般没有这么高的电压，如果采用变压升压整流滤波，那么只能对外输出能量而不能反加以充电，只要画出桥式全波整流电路即可知，整流二极管限制反向的电流通过（也可以变通，即高压直流电源通过电阻形成回路，那么，由于输出阴极和阴极接在电阻的两端，当有电子束流循环通过时，高压直流电源输出的能量就减少并可以一直减少到零为止）。但问题又出在有没有这样高电压、大电阻、大功率的电阻上，比如上面提到的147W。　　那就只考虑使用电阻法，刚启动时，输出阴极的电势为零，所以电子束流可能撞击在散热铜柱上，由于电阻的限制，输出阴极上的电子不能立即转移掉，所以很快积累形成高的负电势，这时管内的分布电场变化，电子束流被加速阳极加速能力受限，在偏转磁场的作用下，就可以撞到阴极罩内去了。但这证明静电场场强环流定律不为零还可以，要证明输出大于输入，还得考虑大电阻大功率的电阻。　　（二）、测量数值　　1、在调试的过程中，Ab板之间的电流已经测出，且b板给电源充电，说明她肯定克服了A板发出电子的热电子初动能后还可以有电流，所以静电场场强环流不为零的结果已经得到了。同时也打破了电源内部必须由非静电力来提供的圈套。　　2、测出输出阴极的所充电的电源的电压和电流，此为输出功率。　　测出加速阳极的电流和电压（电压为110,000V），测出灯丝加热电路的电压和电流，两者之和为输入功率。　　看一看输出输入比是否能大于11。　　注意输出功率没有考虑输出的热功率。事实上，如果建造大型发电站，在实验的过程中，此项是会测量的，而且对于热功率，还可以收集热能进行利用。　　注意加速阳极的电路中有一定的漏电流成分，其他的是散射电子流成分。　　注意电磁铁消耗的功率未计算在内，当然，如果建造大型发电站，这部分的消耗是要计算在内的。　　3、如果输出输入比没有大于11，采用第二种对比法，即输出输入比是否大于1。　　只要能够证明能量可以创造，实验的目的就算达到了。因为这就可以说服物理学家，能量可以创造，因此不必受热力学一、二定律的制约，应该改进实验条件，让输出输入比实现大于11，进而大于100，从而去设计建造大型永动机发电站，造福人类。　　　　四、关于静电场电力线的初步实验情况介绍　　“500元奖给静电场实验第一人” 日在北京相对论联谊会网页上发布后，我一直在想如何先做一个间接实验，初步认识静电场的特殊性质。除了采用平行板放入绝缘油中撒上针状晶体碎屑之外，难道再也找不出类似的方法？　　11月9日下午，我忽然想到平行板电容器演示电力线的方法。于是当天晚上，我就进行了实验演示。得到了粗略的实验结果。我采用的手摇静电起电机是，宁波中学电器元件厂生产的J2310型号静电感应起电机，主要技术参数，起电盘直径：235毫米 260毫米，环境温度：－10～40℃，放电距离：1、在相对湿度为65％的环境中火花放电距离≥55mm；2、在相对湿度小于80％的条件下火花放电距离≥30mm。另外说明书中谈到起电“电压高达数万伏，但电流很小”。采用的平行板电容器是，天津市大中教学仪器厂生产的J2309型号平行板电容器，除了两块普通的铝圆板外，另有一个板上钻有小孔，孔中穿有丝线的铝圆板，铝圆板的直径为24.1（或24.2）厘米（这个直径不是说明书提供的，是我自己量得的）。下面对实验情况做一点介绍：　　（一）理论分析　　《静电力永动机》的决定因素是静电场场强环流定律而不是能量守恒律。静电场场强环流为零和能量守恒律是一致的，假如存在一个静电场，场强环流不为零，那么电荷沿特定路线环流一周后，电场力做功或为正，或为负，但不为零，由于电荷守恒，静电场没有发生变化，所以必然存在能量的生灭。　　但静电场场强环流定律是和库仑定律一致的，库仑定律被大量的精确实验证实过。这涉及到基元电荷（基本电荷）的电力线分布形式，即库仑定律要求基本电荷的电力线分布是球形放射（汇聚）的，在空间各向同性分布，但这也不是完全符合实验事实的。即假如在大量电荷任意分布时，每一个基本电荷空间球形各向同性分布的电力线仍然完全成立，那么“电力叠加原理”必然在任何情况下都成立。但教科书明确声明：电力叠加原理不是普遍成立的，对于非常小的距离或非常大的力，叠加原理可能失效，特别是在电磁场的量子力学效应中，这种经典的力的叠加原理是不成立的。这就让人想到，在大量基本电荷呈某种分布时，由于电力叠加原理失效，原先认为的基本电荷在空间中各向同性分布的电力线就存在问题。由此不难推知，当“电力叠加原理”失效时，场强环流定律不再为零。上述二者：“库仑定律”和“电力叠加原理不成立”都是经过实验证实的，而二者之间又是相互矛盾的，类比如光波光子的“波粒二象性”，因此有必要从实验和理论上深入探讨和验证。　　大量基本电荷呈面分布时，基本电荷空间各向同性分布的电力线到底是否不成立，这一直是困绕我的关键因素。因为场强环流定律为零是和能量守恒律一致的，假如存在一个静电场，场强环流不为零，那么由于提供静电场的电荷守恒，场强环流不为零时，必然存在能量的创造和消灭。这样，永动机必然是现实的。但场强环流不为零和库仑定律相矛盾，必然要求大量基本电荷在某种情况下分布时，基本电荷电力线的分布在空间的分布不是各向同性的。　　当反复分析后，“静电场场强环流不为零”没有独立的实验方案，她的实验方法是与“静电力永动机”联系在一起的。由于受到广大专家的竭力反对，直接实验一直未能实现，那不妨先做一个间接实验。即拿《静电力永动机》（北京相对论研究联谊会第三届年会会议交流论文，日-15日，见北京相对论联谊会网页论文下载区，电子版）一文中的图1来做一个间接实验，把ABb三板浸入绝缘油中，周围撒一层比较均匀分布的针状晶体碎屑，如果b板附近面对A板的一侧（如图1丙示意）有一个空间无电场区，就从侧面验证了场强环流不为零，尽管说服力还不算强（有说服力的实验必须由A板发出热电子，而b板上接收到的电子能量大于热电子的初动能，但实验相对困难的多）。　　根据教科书上的一点启示，“电力叠加原理”不成立的条件是：“非常小的距离”或“非常大的力”，“非常小的距离”我们不可能实现，但“非常大的力”却可以致力争取，因此ABb三板之间的电势差选择10,000伏特～100,000伏特甚至更大一些更好。考虑到边缘效应的问题，加大平行板的面积不失为一个好办法。　　但这个简单实验我也做不到，比如我还得再买相关的实验器材，而我在几年前就已经买了静电感应起电机和平行板电容器，可以完成一个粗略的实验，所以我想到用平行板电容器的丝线演示电力线，虽然这比油浸平行板加针状晶体碎屑实验更为粗略，但也能给我一点启示，而且，平行板的绝缘手柄持在手里，可以做动态演示，也是本实验的优势。　　（二）实验演示　　实验一：用一个普通的圆板和一个有丝线的圆板。首先观察平行板之间的电力线，再观察两板背对一侧的电力线，也就是两板之外。注意，有丝线的一板要接地。因为如果不接地，丝线的电阻相对小一些，由于曲率大的表面电荷分布多，丝线带电后，丝线就会相互排斥，即使平行板之外没有电场，丝线也会张开，给人以有电场电力线的假象。实验过程中要匀速摇动起电机的皮带轮手柄，以保持电容器平行板的电势相对稳定。对于接地，由于起电机产生的电荷相对来说是非常少的（尽管数量上绝对非常多），我的接地是接在暖气片上的，当然也可以接在自来水管上。而其他情况下接地接在暖气片或自来水管上是绝对不允许的，因为可能带来严重的安全隐患和事故。另外，做实验时要做好被电击的准备，因为我常常忘记拿一个有绝缘手柄的导体（比如改锥）连接起电机的两极进行充分放电，而常常遭到电击。　　结果是：1、丝线位于两板之间，观察两板之间的电场。当两板相距16厘米的距离时，丝线是相互平行且几乎和两板垂直的。相互移近时平行得更好。2、丝线位于两板之外，观察两板之外的电场。当两板相距16厘米的距离时，丝线几乎没有反应。移近时，丝线仍然几乎没有反应。这表明两板之外的电场是很微弱的。　　实验二：虽然我们不知道静电起电机那一极为正，那一极为负，但ABb三板和起电机两极任意连接时得到的电力线的强弱对比是一致的。也就是说，即使使用高压直流电源，Ab接正极并接地而B板接负极得到的电力线示意图是一致的。　　在实验中，ABb三板相互平行，即采用b板平置，1、Ab板用导线连接，并同时接地，然后接在起电机一极上，B板接起电机另一极。A板用带丝线的圆板，AB相距16厘米。手持b板的绝缘手柄，保持b板临AB板的一侧处于AB板临b板这一侧的外缘连线上，在AB板之间来回移动，并没有必要限制在Bb板的距离是AB板距离的1/4～1/5的范围内，这时A板丝线张开的位置看不到变化，始终几乎和A板垂直。移去b板，A板丝线张开的位置似乎也看不到变化。然后b板向AB板之间插入，A板丝线由边缘向中心依次下落，缓慢抽出b板，A板丝线由中心向边缘依次张开。可以观察到b板的插入和抽出对A板丝线张开的影响。2、Ab板用导线连接，并同时接地，然后接在起电机一极上，B板接起电机另一极。b板用带丝线的圆板，AB相距16厘米。b板的丝线面对A板，手持b板的绝缘手柄，保持b板临AB板的一侧处于AB板临b板这一侧的外缘连线上，在AB板之间来回移动，可以突破Bb板的距离是AB板距离的1/4～1/5的范围，这时b板丝线并不张开，只是在边缘的丝线略有反应，与A板丝线张开情况形成鲜明的对比。然后b板向AB板之间插入，b板丝线的位置看不出有什么变化，缓慢抽出b板，b板丝线的位置仍然看不出有什么变化。可以观察到b板的插入和抽出时b板的边缘效应没有什么变化。　　虽然本实验很粗略，但张建军认为，b板面对A板的一侧有一个电场几乎为零的区域，在这样的电场下，静电场的场强环流定律失效，同时，这也说明面电荷分布时，基本电荷各向同性的电力线分布不再成立。如果换成平行板浸入绝缘油中撒上针状晶体碎屑，观察得会更好一些。当然，这只是一个有启发有启示的间接实验，有说服力的证据是，来自A板的电子到达b板后，获得的AB板电场对其加速的动能得以保持，这只能够选择永动机实验来证实了。　　本来我想等“平行板浸入绝缘油中撒上针状晶体碎屑”实验完成后再修改本文，不过，既然平行板上的丝线已经带给了我信心和启示，我想现在就完成本文，而不是没来由的等待。　　　　五、综合效率和功率因素的分析　　0、电子枪的效率　　电子枪的效率是最关键的，至少要实现99％以上。否则，就似乎没有必要制作永动机了。因为电子枪的效率如果连90％都达不到，那么维持自持循环都可能成问题。电子枪的效率是指撞在输出阴极上的电子数目占自阴极发出电子数目的比例。当工作电流稳定时，就是输出阴极的电流与阴极电流的比值。　　这方面没有数据可供参考。不知一般电子枪的效率是多少，但电子枪的效率应该是尽可能的追求高，要实现99.9％，99.99％，并争取实现五个九以上，即99.999％。　　影响电子枪效率的是，①如果采用多极枪聚焦，那么，聚焦的各个阳极会不会有电子撞上。②真空度的限制，残余空气分子可能散射电子，散射电子撞击到加速阳极或聚焦阳极上。③二次电子。电子撞击输出阴极时产生的二次电子，是否会有一部分从阴极罩内逃逸出来，撞击到加速阳极和聚焦阳极上面。其他影响的因素可能有，偏转磁场，偏转磁场和不连续的电场在加速电子和偏转电子时，可能会令电子散开，这个影响主要是电子束能否可靠撞入阴极罩内。　　我在这里分析综合效率和功率因素，是缘于上海复旦大学物理系朱永强老师帮助我联系了一些专家，对永动机提出了一些好的建议和意见。是这样的：　　感谢上海复旦大学物理系朱永强老师的帮忙，他请专家认真审阅了我的文章，《永动机理论的可行性和实践的可操作性》（本文初稿，日完成）和其他有关永动机论述的文章。　　《永动机理论的可行性和实践的可操作性》一文在《永动机六逻辑》的基础上，根据和专家们的讨论和交流，把六步逻辑增加完善为十步逻辑，其中有不少专家的意见和建议。朱老师请的专家们在反复分析《永动机理论的可行性和实践的可操作性》一文并做了一些计算的情况下，提出了他们的建议和意见：1、张建军关于电势不连续、场强不连续的论述有着她的合理性，因此静电场场强环流定律的突破和能量守恒律的突破可能是真实的。2、但是考虑到效率和功率因素，主要是灯丝加热电路消耗的功率和输出阴极上得到的功率的对比，以及电子枪的效率及其他综合效率因素，可能无法实现自持循环的维持，因此永动机可能根本实现不了。　　大体上来看，专家们对永动机理论上的十步逻辑基本上给予了肯定。他们提出的问题是实践的操作的具体问题，即综合效率和功率问题。现将日下午我和朱老师电话讨论的内容整理如下并做一点润色和完善： 　　首先我们要面对一个前提，即假如能够实现输入一份能量而能够得到十份能量，我们就认为可以实现自持循环，本文有具体分析。而如果输入一份能量可以得到11份能量以上，我们就可以在实现自持循环的基础上，同时实现对外做功。如果输入一份能量可以得到100份能量，永动机就有非常大的实用价值，其实，只要输入一份能量可以得到20份能量，永动机的价值就是非常看好的，只是张建军的满意度是输入一份得到100份以上而已。　　专家质疑一：一般真空管的灯丝加热电流大，而电子束电流小。　　张建军：这个对比方法有问题。我们对比的是功率。灯丝加热电流大，因为灯丝加热电路的电压低；而加速电子束的电压可以很高。我们对比的是效率。　　专家质疑二：真空管的电子束流一般都很小，在毫安级，即使能够输出很高的电压，但功率不大，因此永动机可能实现不了。即使在范德格拉夫静电起电机加速粒子流时，也不过毫安级而已。　　张建军：这是因为，在我们实际应用中，一般并不需要大电流的真空电子管。一般电子管的体积并不大，如果我们要造实用的大型发电站，真空管可以造得象房间一般大，可以联系托卡马克装置，大型的范得格拉夫静电起电机，正负电子对撞机等等。所以，我相信，当我们把电子管造得足够大时，电子束流达到几百A甚至上千A是可以实现的。另外，真空二极管，硅二极管工作电流即使不足1A，但她的浪涌电流却是几十A。因为任何物理过程都伴随热现象，所以任何工作电器的电子元件的安排都要充分考虑散热因素，真空电子管体积相对大一些，是散热需要，而硅二极管，体积虽不大，但当额定工作电流达到10A、20A时，需要连接在一个较大的散热片上，以免烧坏。我们常用的真空电子管工作电流小，我估计很大程度上是散热因素的限制，不然何以真空二极管的体积比硅二极管的体积要大得多。　　说到范德格拉夫加速器，加速的粒子流一般不足毫安级，这是因为粒子流的来源受限制，因为粒子流来自于中性的等离子体，当粒子流被吸引而出时，粒子源带电而对粒子流吸引起阻止作用；第二个因素是，由于带电粒子流放出时，金属球的电势降低，需要比较大的功率对降低电势的补充，而同时又要保持金属球电势的相对稳定以保证被加速粒子的速度（能量）的稳定，这是不可忽视的影响因素。而永动机的电子束流来自大地，电势始终为零，所以电子的来源不存在问题。第二，电子束流不会撞向加速电子枪的阳极，对电子枪电源的最大输出功率的要求不高，所以，范德格拉夫加速器和永动机是不一样的，工作原理不同，具体工作条件也不同。　　专家质疑三：电子束流的大小和灯丝温度有关，要加大电子束流，必须提高灯丝工作温度，这也是一个限制因素。　　张建军：不错。《X线机构造及维修》一书的4页有介绍：灯丝采用原子序数为74熔点为3370℃的金属钨制成，“当灯丝温度升高到一定数值时，灯丝开始发射电子，但发射电子最初增加得较慢，在介于;～;K之间灯丝温度增加甚少时，而发射电子却增加得很快。如灯丝温度从21 00°K升到;K时，发射电流增加约100mA/cm2。当灯丝温度从;K升到;K，虽然温度只增加了200°K，但发射电流却从约100mA/cm2猛增至700mA/cm2，即增加了六倍。故在调整和使用X线机时，当X线管灯丝电压调至接近最大额定值时，稍微增加灯丝电压，就会使X线管电流增加很大，此点应特别注意，以免损坏X线管。”该书还附了一个“灯丝发射电子特性”曲线图，当灯丝温度从;K升到;K时，曲线变得越来越陡（说明温度在;K以上时发射电子能力增加的更快），但书上没有谈到X线管处于工作状态时灯丝的工作温度。再者，我们选用发射热电子的金属材料范围很广，灯丝温度可以低一些。即使选用的材料在正常工作状态下发射电子的能力为500mA/cm2，达到1000A的电子束流也只需要2000cm2的表面积；如果材料发射电子的能力为700mA/cm2以上，达到1000A的电子束流也只需要1430cm2的表面积（注意几何平面面积和我们这里谈的表面积的联系和区别，因为在1 cm2的平面区域，分布的灯丝表面积可以远大于1 cm2，再者，灯丝的分布是立体的，在纵深上的分布同样可以增加表面积；如果采用间热式，表面可以设计成为沟壑和粗糙表面，来增加表面积以加大发射电子的能力）。看来，永动机如果造得象房间一样大，电子束流达到1000A并非难事。　　再者，对于永动机来说，阴极加热电路部分，可以象保温瓶一样，在灯丝部分外围加上银镜反射回去热辐射，银镜外加上循环冷却回路防止对其他部分的影响，因为真空管造得大了，可以很容易加上这些保护防护措施。　　专家质疑四：阳极和阴极之间的距离不能够太大，否则阴极周围的自由热电子不能够被阳极“吸”出。X线管阴阳极之间的距离不过只有2cm。永动机需要偏转电子束，所以阴阳极之间的距离不能够太小，这也是限制。　　张建军：这更不是限制。按，我的设计中，阴极自循环永动机只是讲工作原理，真正的设计所用的都是多极枪电子枪。所以电子枪不能够和X线管比拟，要和电视机的显象管类比。显象管的电子枪和屏幕之间的距离总在20cm以上吧，其实这个距离再大一些也可以，只是对于显象管来说没有必要。第一阳极可以和阴极之间亲密接触，当然也有限制，因为要考虑场致发射和真空击穿。第四阳极以后，才安排偏转磁场，这时电子束流已经是高速运行的状态了，所以，偏转磁场根本不影响阳极对热阴极周围的“自由”电子的“吸引”。　　按书本上得到的认识，控制电子束流大小的关键因素是控制栅极，栅极负压足够大时，由于栅极对热电子的排斥，无论如何升高阳极加速电压，都不会有电子束流。永动机因为她的特殊的工作方式，当启动后，栅极的电势可以和阴极一致，即栅极对电子不起任何作用。　　专家质疑五：电子枪的效率。多极电子枪要求电子束穿过各个阳极的中心孔，电子束在穿越阳极中心孔时，会有部分电子撞到阳极上。　　张建军：电子枪的效率我也不知道。但我测量过黑白电视机显象管各个阳极的电流，用微安表（满偏电流为50微安档，所以只要有1微安甚至只有半个微安也可以观察到）测量时，前几个阳极根本测不出电流，指针没有观察到任何轻微的偏转，而最后一个阳极的电流可以达到几百个微安。因此我估计电子枪的效率能够达到99℅以上，甚至更多。显象管对电子的聚焦要求电子束汇聚到象针尖一样细的一条线，以便得到清晰的视图。而永动机的目的不同，只要电子束能够通过阳极的中心孔和打到输出阴极的阴极罩内部即可（而且，为了避免大功率的电子束烧坏接受电子束的靶面，电子束要散开一些才好）。因此电子枪的效率可能实现99.9℅、99.99℅，甚至五个九，即99.999℅以上。即使按最保守的一个九估计，即90℅，自持循环也是可以实现的。　　我们粗略估算一下。　　以多极枪永动机为例：　　①电子束流为1,000A，得到一个热电子的代价为10eV，灯丝加热消耗的功率只有1℅被热电子携带，那么，灯丝加热消耗的功率为　　1,000A×10V÷1℅=106W　　②终端阳极电势为10,000V，加速阳极电势为110,000V（100,000V），假定电子枪效率为90℅，10℅撞击在阳极上，那么假定5℅撞击在终端阳极上，消耗的功率为　　1,000A×10,000V×5℅=5×105W　　5℅撞击在加速阳极上，消耗的功率为　　1,000A×110,000V×5℅=5.5×106W　　以上共计消耗为106W +5×105W +5.5×106W =7×106W　　考虑到其他消耗，如电磁铁、冷却循环、漏电流、控制电路等消耗，计3×106W，那么总的输入功率为107W。　　③输出功率，按加速效率为40℅计算，那么，电子束被加速的极限能量为50,000eV，因为聚焦阳极已经把电子加速到了10,000eV，拿出10,000eV保证电子的运动速度和运行路径，实际可输出的电势为40,000V，于是输出功率只有　　40,000V×1000A×90℅=3.6×107W　　这只有输入功率107W的3.6倍，显然，自持循环也维持不了。　　但我们可选用库范永动机，假定可以实现加速电势10倍以上的放大　　⑴电子束流为1,000A，得到