驻波在物理上的应用与魅力

以前一直很奇怪为何单相交流电动机居然可以旋转起来，因为在当时的我看来，就是一个旋转不同的绕组，交替出现相反方向的磁场罢了，根本就没有一个真正的旋转方向，我拧哪里不就往哪里转么？不只是按照初次形成的楞次力和磁场力的差位，以一种耦合的方式，在定子和转子之间的磁场互相受“挤压”而运动么？

直到最近看懂啊了超声波电动机的原理，突然有种恍然大悟的感觉——忽略了我以前根本没在意的辅助绕组的重要性。

这里先看一下超声波电动机的工作原理：

两个铁圈扣在一起就是超声波马达？真的是用超声波驱动吗？揭秘超声波马达的工作原理

而其实交流发电机用的也是同样的原理，只不过这两个驻波的组成从机械波变成了交变磁场，从摩擦力换乘了楞次力：

现在我们来直观第看看相位差90的两个驻波合成横波的过程：

两个驻波合成横波.mp4

可以看到两个相位差为90度的驻波，可以合成一个指定方向运动的波，因此，交流电动机里面不止一组线圈，而是最少两组，其中辅助绕组通过加上一个电容移相，即可实现两个线圈的交变磁场叠加后形成一个沿指定方向运动的sin波型态的磁场，当然这个是最理想的100%效率的状态。

从数学来看也很好解释，A和B两个算式相加或者相减，只会留下2 * sin(t + x)或者2 * sin(t - x)，这就两个90度相位差的驻波合成之后又变回普通sin波的原因。

但实际上，很多时候电容量无法做到这么完美的移相，那么合成的波形就不是那么完美了，在机械表现上就是变成了周期性的阻力和发热的消耗：

如视频所示：

非完全90度相位差的两个驻波叠加的效果

当初能把这种数学原理应用到电动机和机械上的人，是真的太天才了

此外，还有利用驻波的波峰和波谷不变的现象，实现悬浮的神奇操作：

驻波悬浮实验

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