[备课？讨论？] 异步电动机定子的旋转磁场：想象力与逻辑

   主要用于本科生《电工学》课程。

一、三相异步电动机定子的旋转磁场

   三相异步电动机定子有3×p对磁极。下面以每相下的极对数p=1为例：

   在物理空间位置固定的定子磁极，加入正弦交流电后出现与正弦电压变化规律基本相同的磁通。

   三个按照正弦规律变化，空间位置固定的磁通，叠加在一起形成了幅值固定，但在空间旋转的“旋转磁场”。

   规范、详细的介绍，请看相关教材。

   网上有解释这个过程的动画。

https://www.sosaley.com/wp-content/uploads/2019/01/220px-3phase-rmf-180f-airopt.gif        感谢原作者和有关人员！ 

   空间位置固定的磁场，合成一个在空间旋转的磁场。的确需要一定想象力才能理解。

   唐代李白《望庐山瀑布》里的“飞流直下三千尺”，只是简单的按比例放大。

   大数学家德国人希尔伯特对朋友说一位改行的青年人：“他去当诗人去了。对于数学来说，他太缺乏想象力了。”

二、二阶电路的过渡过程（暂态）

   类似性，还有二阶RLC电路的过渡过程（暂态）：当阻尼比较小时，在阶跃激励下，电压可以呈现振荡的衰减变化方式。当阻尼很小时，这种振荡非常接近“正弦交流电”的变化方式。

三、想象力与逻辑

   其实，上面的两个例子都是“数学计算得出的结果”。同学们要么直接接受这些数学计算的结果；要么培养自己的想象力，使自己能够想象出这些结果。

   费米（意大利文：Enrico Fermi，1901-09-29 ~ 1954-11-28）说：

    “There are two ways of doing calculations in theoretical physics”,“One way, and this is the way I prefer, is to have a clear physical picture of the process that you are calculating. The other way is to have a precise and self-consistent mathematical formalism.”

   “在理论物理学中有两种进行计算的方法”，“一种方式，这是我更喜欢的方式，是对你正在计算的过程有一个清晰的物理图像。另一种方法是拥有精确且自洽的数学形式主义。”

   因此，既能用数学计算出结果；又能想象出变化过程的物理图像，显然是好的学习能力或学习方法。

   为什么1+2=3？有哪位同学去思考或理解这个问题？上面的磁场叠加也是这样：就是三个矢量求和的数学结果；就像 1+2=3 一样。

参考资料：

[1] Freeman Dyson. A meeting with Enrico Fermi [J]. Nature, 2004, 427(6972): 297-297.

https://www.nature.com/articles/427297a

[2] 杨正瓴. 逻辑能力与数理科学创新小议[J]. 科技导报, 2014, 32(1): 88-88.

http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract11234.shtml

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