第七章物场模型分析

场：为系统提供能量，促使系统发生反应，从而可以实 现某种效应。这种效应可以作用于S2上，或作用在场信 息的输出物上。
物质-场模型简称物场模型，相应的分析称为物场分析。 物场模型的三定律： 1. 所有的系统都可以分解为三个基本要素（S1、S2、F）； 2. 一个完整的系统必定由这三个基本要素组成； 3. 将相互作用的三个基本要素进行有机组合将形成一个功
在咨询了技术创新专家以后，这个欧洲鞋业公司选 择了如下的生产方案。生产地点还是选择在东南亚， 但是，在某个国家生产左靴子，在另外一个国家生 产右靴子，在第三个国家生产靴带子。对于生产地 点来说，应用的空间分离原理；对于靴子来说，应 用的是整体与部分的分离原理。此后，工人偷靴子 的现象基本上就杜绝了。
物理矛盾提取：根据条件的不同，希望燃 气输入可大可小，构成物理矛盾。
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燃灶燃气输入控制方法
使用分离原理中的条件分 离原理来解决。
1.当锅被取走或锅内食物较 轻时，移动杆受弹簧推力 向上移动，移动杆上的控 制孔与输气管道上的孔几 乎封合，燃气输入会变小。
2.当锅内装有食物放在此燃 具上时，移动杆受锅的重 力下移量增加，控制孔与 主管上的孔口相连部分变 大，输气量也随之变大。
锅压力 输气管
控制孔 移动杆
弹簧
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例4：北京公交系统
北京的公交目前存在的问题：
1. 单路车因路线长而总是不按时到达。
2. 多路车在一条线上拥堵占道。
3. 单路车为保证时间间隔短大量配车,而除上下 班时间外,开只有几人乘坐的空车。
4. 每个等车站很长，很乱，一来车，可以坐这 路也可坐哪路，跑来跑去。
4.整体与部分分离：将矛盾双方在不同的层次 分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双 方在系统层次只出现一方时，整体与部分分离 是可能的。

技术系统功能的物-场模型
技术系统的目的是执行（功能(function)）。它的基本 组成包括两个物质(Substance)和它们之间的作用力， 称为场(Field)。场是产生作用力的一种能量。技术系统 的功能模型可以用一个完整的物场三角形来表示。
F
S1
S2
物-场模型
功能的定律： 1.所有的功能都可以分解为三个基本元件（S1，S2，F）； 2.一个存在的功能必定由三个基本元件组成； 3.将三个相互作用的三个基本元件有机组合将产生一个功能 F
物场模型类型举例
不完整模型，需要的效果没有发生：例如，炉壁没有冷 却功能因而过热。 有害功能模型，產生有害的效果：例如，炉壁因生火而 过热。 非有效完整模型，需要的效果不足：例如，炉壁过热， 冷卻功能不足。
物－场模型的一般解法
1. 不完整模型 一般解法1：补齐所缺失的元素，增加场F或工具S2，完整模型。
F S1
F
S1
例子：
S2
S2 S3
将窗户玻璃进行磨砂处理，变成半透明的，以保护办公室的隐私。
物－场模型的一般解法
一般解法3： 增加另外一个场F2来抵消原来有害场F的效应
F S1
F
S1
S2
S2 F2
例子： 零件在加工中产生偏歪，增加一个反向作用力。
物－场模型的一般解法
3. 效应不足的完整模型 效应不足的模型是构成物－场模型的元素是完整的，但有用的场F效应 不足，比如太弱、太慢等。 一般解法4： 用另一个场F2(或者F2和S3一起)代替原来的场F（或者F及S1）
场能量的总称meth物场模型中的效应表示符号意义需要的效应不足的效应有害效应物场模型举例一铣刀切割零件机械?铣刀物场模型举例二吸尘器清洁地毯机械?地毯吸尘器物场模型举例三人油漆墙壁化学?墙壁模型类型一个系统可能包含多个功能建立每个功能模型是需要的

基于TRIZ理论之物摘要本文阐述triz理论中物-场模型分析方法的原理和应用步骤，并介绍了应用用物-场模型分析方法对学生宿舍小区自动供水系统进行优化改造，成功解决经常产生间断性供水故障。

关键词 triz理论；物-场分析；优化中图分类号tu99 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）80-0195-020 引言本校学生宿舍全自动供水系统是机电仪等设备的高效集成。

由于使用年限比较长，后来经常间歇性供水故障。

如何有效排除这一故障，笔者对系统现场进行全面检查、分析，准确判断了故障的部位，并按triz理论中物―场分析原理，对系统进行了优化改造，彻底解决了间歇性供水问题。

1 triz理论1.1 triz内容简介triz理论是研究解决发明问题的系统化方法学。

是teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch的缩写，意思为“发明问题解决理论”。

triz理论认为：任何技术（人工）系统都是按客观规律进化的，系统进化客观规律可以被人们发现、认知和利用。

triz 理论由进化法则、最终理想解、40个发明原理、39个工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾的分离原理、物-场分析模型、76个标准解、发明问题解决算法和知识效应库等九个部分。

1.2 triz理论中物-场分析模型物-场模型分析是最简单和最受欢迎的triz工具之一，该理论认为实现一个完整功能有三个基本元件。

两个物质和一个场是最小的具有工作能力的可控技术系统模型。

triz理论中的物-场模型如图1。

s1和s2为产生相互作用的两个物质，f是物质之间的效应（即场）。

在triz理论中，常见的物-场模型有四种：“效完整模型”，三个元素都存在，且都有效，系统功能是有效、正常的；“不完整模型”，三个元素不全，可能缺少物质或者是缺少场，系统不能达到预期效果的；“效应不足的完整模型”，系统虽然三个元素齐全，但没能实现希望的效应或效应实现得不足够；“有害效应的完整模型”，有三元素，但产生的效应与所希望的效应相反或是有害效应。

第1讲电场力的性质目标要求内容要求说明1.电荷和电荷守恒定律通过实验，了解静电现象．能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象．带电粒子在匀强电场中运动的计算2。

点电荷和库仑定律知道点电荷模型．知道两个点电荷间相互作用的规律．体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法．3.电场和电场强度电场知道电场是一种物质．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．会用电场线描述电场．实验九观察电容器的的充、放电现象场强的情况。

第1讲电场力的性质一、电荷电荷守恒定律1．元电荷、点电荷（1）元电荷：e＝1.60×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．（2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型．2．电荷守恒定律(1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变．(2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．(3）带电实质：物体得失电子．(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷,若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．自测1如图1所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开（)图1A．此时A带正电，B带负电B．此时A带正电，B带正电C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D．先把A和B分开,然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合答案C解析由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电,选项A、B错误；若移去C,A、B两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开,选项D错误．二、库仑定律1．内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上．2．表达式F＝k错误!，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件真空中的静止点电荷．(1）在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷．4．库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．判断正误(1）由库仑定律公式F＝k错误!可知，当r→0时，F 为无穷大．(×)（2）两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，大小相等,方向相反．(√)（3）库仑定律是通过实验总结出的规律．(√）三、电场、电场强度1．电场（1)定义:存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质;（2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度（1）定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值．(2）定义式：E＝错误!；单位：N/C或V/m。