、匝数的确定,都是经过严谨的物理计算得出的。他依据电磁学公式,精确计算出在给定的磁场强度下,需要多少匝数的线圈才能达到预期的电压输出,每一圈线圈的位置和走向都严格遵循着物理规律,不容有丝毫偏差。而磁极铁芯的选材和形状,更是关乎整个发电机磁场强度的关键因素,张平对比了多种可获取的材料,从它们的导磁性能、磁滞损耗等多方面进行分析,最终选定了一种既能保证强大磁场又能减少能量损耗的特殊铁芯材质,并将其形状设计成最有利于磁场汇聚和发散的模样。
在解决了发电机主体结构的绘制后,张平又将目光投向了与之紧密相关的其他问题,毕竟,一台发电机要真正发挥作用,可不是仅仅把零部件拼凑起来就行,还需要考虑诸多配套环节。
磁石,在这个时代相对来说还算比较容易获取,这算是一个小小的幸运之处。张平清楚,磁石所产生的磁场是整个发电机运转的核心驱动力之一,所以对于磁石的选择和应用,他也是慎之又慎。他运用自己丰富的物理知识,懂得如何辨别磁石的磁性强弱、磁极方向,还知晓怎样通过合理组合多块磁石,来构建出一个稳定且强度适宜的磁场环境,为发电机的高效运转提供坚实的基础。
然而,接下来要面对的能源和电力传输问题,可就棘手多了。这个时代,可供选择的导电材料十分有限,无非就是铁线或者铜线。张平心里明白,用银或者金丝固然导电性极佳,可那实在是太过奢侈,根本不具备大规模应用的可能性。于是,经过权衡利弊,他决定现阶段先用铜丝来代替。
虽说铜丝的导电性比不上银和金,但在物理特性上,它也有着自己的优势。张平熟知各种金属的电阻率、熔点、延展性等参数,他清楚铜丝相对容易加工成型,可以方便地绕制成线圈,而且其熔点适中,在发电机正常运转产生的热量下,不会轻易出现熔断的情况。同时,铜丝的成本相对可控,能够满足一定规模的生产和使用需求。
在考虑电力传输线路时,张平又陷入了深思。他明白,要想让电能能够稳定、高效地传输到需要的地方,线路的布局、导线的粗细以及绝缘措施等都至关重要。依据欧姆定律和焦耳定律,他仔细计算着不同长度、不同功率需求下,铜丝应该选取多粗才能保证在传输过程中电能损耗最小,不会因为线路发热而造成大量电能浪费,甚至引发安全隐患。
开关,作为整个电力系统中看似简单却不可或缺的部分,在这个时代也只能是极其简易的装置。但即便如此,张平还是从物理原理的角度出发,尽量优化其设计。他利用导体和绝缘体的特性,巧妙地构思出一种通过手动操作来实现电路通断的简易开关结构,虽然简陋,却能满足最基本的控制需求。
可真正的难题在于漏电保护丝,这是保障整个电力系统安全运行的关键所在。张平知道,要制作出有效的漏电保护丝,必须要找到镁这种元素,然后将其与合适的金属融合在一起。镁,在这个时代可并不容易寻觅,它独特的化学性质和物理特性,使得它在制造漏电保护丝时有着不可替代的作用。
镁的熔点相对较低,在电流过载导致温度升高时,能够率先熔断,从而切断电路,避免因漏电引发的各种危险。而且它与某些金属融合后,能够形成具有特定电阻率和热膨胀系数的合金,这些参数对于精准控制保护丝的熔断时间和条件至关重要。然而,制作工艺相当复杂,对周围环境要求也极其苛刻。温度、湿度稍有偏差,都可能导致融合过程失败,或者制造出来的保护丝性能不达标。
但张平并没有被这些困难吓倒,他凭借着自己扎实的物理和化学知识基础,开始不断尝试各种可能的制作方法。他在那狭小的书房里,搭建起简易的实验装置,一次次地调整原料配比,控制加热温度和时间,记录着每一次实验的结果,分析其中的成败原因,试图找到最理想的制作工艺参数。
好在张平心里清楚,之后自己本就计划要去北方各地寻找矿藏,在这个过程中顺道寻找镁也并非完全没有希望。他一边绘制着详细的寻找路线图,一边在脑海中回忆现在社会中镁矿藏的位置分部,将自己所学的地质学知识也融入到了这个计划之中。
而电力存储方面,电容和电感的设计与制作同样考验着张平的物理功底。电容能够储存电荷,电感则在电路变化时发挥着重要的电磁感应作用,二者相互配合,对于稳定电力系统、实现电能的有效存储和释放有着关键意义。
张平根据电容的计算公式,精确地确定极板的面积、极板间的距离以及所选用的电介质材料,力求