慕容料丨从一个印度人的视频想到的(慕容杂谈·趣味科普136) - 世说文丛

慕容料丨从一个印度人的视频想到的(慕容杂谈·趣味科普136)

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网上流传着这样一个开玩笑似的印度小视频:一台普通落地扇的电机外壳上贴了两块小磁铁,落地扇电源线的正负极分别接在这两块磁铁上。他的设想是这样:(当然需要用外力启动一下,比如用手转动一下扇叶,而不是像视频展示的那样),内部的线圈在转动时不仅在自己的磁场中运转,同时也在切割外部那两块磁铁的磁场,产生感应电流,而这个电流通过导线引回给风扇自己供电。这就形成永动机。而原理是这样的:风扇电机内部本身有一个旋转磁场(磁铁转子),通电后线圈在这个磁场中受力转动——这是电动机。而贴在外壳上的两块磁铁,是外加的固定磁场。当线圈转动时,它同时也在切割这个外加磁场的磁感线——这便成了一个发电机。

同一套线圈,同时扮演了两个角色:从内部磁场获得转动力,同时在外加磁场中切割发电。发出来的电引回给自己,就形成了一个闭环。这像极了“拽自己的头发把自己提起来”。 从力的角度看,胳膊的确给了头发向上的力,但问题出在动量守恒上:胳膊是系统(身体)的一部分,它产生的不是外力,系统不会因为内力而产生整体向上的净位移。
印度人的风扇设想也是一样。切割外部磁场产生感应电流,再把电流引回给自己——这个电磁感应环节本身是成立的。问题在于,这个闭环一旦运转,内部的摩擦、电阻、发热会消耗能量,必须有外部能量持续注能来补充这些损耗。同时,楞次定律会施加一个与转动方向相反的制动力矩:发电的过程本身就是“制动”,风扇在给自己充电的同时,也在给自己刹车。最终,这个系统只能从你用手(外力)拨动一下扇叶的那一点动能开始,迅速衰减到零。
能量或动量守恒是宇宙第一定律,是绕过不去的坎。就像你不可能用刹车片回收的动力来驱动车轮继续前进一样——因为回收的动力是以减速为代价的。
尽管印度人的这个设计原理不成立,却引出了我的一些一系列思考。如果不是让一台风扇自己供自己,而是用一台正常运转的风扇,去给另一台风扇供电呢?即,第一台风扇插着电,正常转。因为没有其他插座(或其他什么原因),另一台电扇无法供电。于是,第一台风扇的外壳上贴上两块磁铁,它的内部线圈在转动时,除了切割自身的磁场,还会切割外部这两块磁铁的磁感线,于是第二台没插电源的风扇就转动起来了。
物理上可行。代价是第一台风扇会因此多消耗电网的电能,因为切割外部磁场会产生额外的阻力。这就不是永动机了,只是把一部分从电网取来的电能,通过“磁场寄生”的方式转移给了第二台设备。
当然效率很低,但在某些场景下,效率恰恰是不重要的。比如,一个维修工想测量一台正在运转的大型电动机的温度或者振动等。他从口袋里掏出有一个伸出来两块磁铁的小仪表。他把磁铁往电机外壳上一贴仪表就亮了。数据读完,磁铁取下来,仪表熄灭,这样的仪表就不需要电池了。这个想法可以走得更远,想象下面的应用场景:

一个自供电的非接触转速计,贴在风扇外壳上就能显示转速。
一个运行时的长时间记录器,设备转它就工作,设备停它就休眠。
我发明的磁场的探头——有磁场就有电,没磁场就没电,通过寄生的感应电流检测磁场强度。

其实,我知道这些应用并不新鲜。电动汽车的再生刹车就是用发电机模式把动能回收成电能——但注意,再生刹车的目的是刹车,只是顺便发电节省些能源(不然刹车过程也会把制动转化成热能耗散掉);而第二台寄生电扇就是单纯的耗电,代价是让第一台电扇多费电。还有,高铁/地铁刹车时把电能送回电网,本质上都是把本来会浪费掉的能量截留下来,重新以电能形式利用。
从那个印度人类似于拽自己的头发把自己提起来式的“发明”,到第一台电扇为第二台充电,再到寄生在电动机上的传感器供电,再到工业物联网中无源设备的能源方案,今天我想了很多。其实这里是一个演示:如何从一个错误的方向得到灵感开始,思考或反向思考,引向正确的答案。
这让我想起一件往事:20世纪,全世界的物理学家用了几十年去寻找电磁波传播的媒介,即,所谓的“以太”。最终发现,以太并不存在,但在寻找以太的过程中发现了电磁波在能量场(真空)中的传播方式,从而导致了近代人类文明史上最大的一次飞跃:一直延续至今的第三次工业革命(信息工业革命)。
人类真的很愿意动脑子。

2026年5月13日
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原文地址: 《慕容料丨从一个印度人的视频想到的(慕容杂谈·趣味科普136)》 发布于2026-5-14

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