Forschungswebsite von Vyacheslav Gorchilin
2019-05-15
Elektrostatische Pumpe auf parametrischen Elementen
Die Aufgabe, die in der Zukunft kommen soll, in die Lehrbücher der Physik, klingt in etwa so. Sie befinden sich auf der Oberfläche des Planeten (große Kugel) und genau wissen, dass es eine bekannte statische elektrische Ladung, die im Grunde konzentriert sich in Ihren bodennahen leitenden Schicht und verteilt sich dort gleichmäßig. Die Frage läuft darauf hinaus, wie Sie die Energie dieser Ladung durch die Anwendung nur die Materialien dieses Planeten: Leiter, Halbleiter und Dielektrika. Weitere Einschränkungen: nicht möglich Drehpunkt Auslösung von natürlichen Potentialdifferenz. Zum Beispiel, nicht geeignet, die atmosphärischen Aufladungen, energieblitze oder Chemische Potentialdifferenz. Daraus folgt auch, dass Sie nicht verwenden können Potentialdifferenz zwischen diesem Planeten und irgendeinem anderen Objekt im Universum.
In dieser Arbeit schlagen wir mehrere Lösungen für dieses Rätsel, und das ist, warum Sie immer noch nicht in den Schulbüchern, Sie, Liebe Leser, leicht selbst erraten :)
Für den Anfang stellen wir den Lesern in Schwung zu kommen und Ihnen mit einigen interessanten zahlen, die sich auf dem Planeten Erde. Sie brauchen uns in Zukunft für die Bewertung der Energie im realen Geräten. Wir betrachten unseren Planeten als Kugel mit dem Radius \(r_E = 6.37\cdot 10^6\) Meter und einer negativen Ladung \(|q_E| = 5.87\cdot 10^5\) Anhänger [1]. Da die Ladung verteilt sich auf der Oberfläche der Kugel gleichmäßig, dann Oberflächendichte der Ladung wird das Verhältnis der gesamten Ladung auf den Platz Kugel: \[\sigma = {q_e \over 4\pi r_E^2 } = 1.15\cdot 10^{-9}\, [{C/m^2}] \qquad (1.1)\] Diese Zahl zeigt uns, wie viele Anhänger sich pro Quadratmeter in der Oberflächenschicht der Erde. Es ist leicht zu merken: etwa 1 нанокулон auf 1 Quadratmeter. Trotz dieser kleinen Größe können wir die zweite Bedingung Aufgaben — Leitfähigkeit der Oberfläche der Kugel und zum Beispiel «astringe» Ladungen mit jeder Fläche, aber darüber später. Und während diese zahlen glauben und einfach substituieren Sie in der klassischen Formel für die Feststellung des elektrischen Feldes auf eine Kugel (in diesem Fall der Erde): \[E_E = {\sigma \over \varepsilon_0} = 130\, [{V/m}] \qquad (1.2)\] wobei gilt: \(\varepsilon_0 = 8.85\cdot 10^{-12}\) — die absolute Dielektrizitätskonstante des Vakuums [2]. Der erhaltene Wert der Spannung völlig im Einklang mit den offiziellen Daten auf unserem Planeten: jeder Meter über die Oberfläche fügt 130 Volt Spannung [3]. Diese Menge ist ziemlich anständig und scheinbar lässt man den Mast einer Höhe von zehn Metern, dort befestigen Sie die Metallplatte und freie Energie schwingen. Und die Spannung zwischen der Spitze des Mastes und der Erde ergibt sich eine große, etwa 1300 Volt: Bury nicht will. Aber wir haben dabei vergessen, dass das elektrische Potential ist noch nicht die Energie, für die Letzte braucht mindestens eine Ladung, und hier ist er erweist sich als sehr schwach (siehe Formel 1.1). Also wir verwenden diese Methode nicht werden, zumal er verweigert den zusätzlichen Bedingungen der Aufgabe.
Erhalten wir einen weiteren Wert — einsames Kapazität der Erde, die sich ausgehend von der klassischen Formel für die Kugel [4]: \[C_E = 4\pi\, \varepsilon_0\, r_E = 7\cdot 10^{-4}\, [F] \qquad (1.3)\] d.h. die Kapazität unseres Planeten beträgt nur 700 mikrofarad. Es scheint eine relativ kleine Zahl, aber hier ist es notwendig, daran zu erinnern, dass in der Tat ist die Kapazität von der Oberfläche der Erde relativ zum Rest der neutralen Universum. Und riesige interplanetare (und interstellaren) Abstand unsere Leser sich gut darstellen und ohne konkrete zahlen.
Übrigens, eine Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Erde und der positiv geladenen Ionosphäre, nach verschiedenen einschtzungen, von 400 bis 600 kV. Dieses enorme Potenzial könnte nützlich sein, um den Flügen zwischen den Planeten des Sonnensystems, indem Sie einfach die Coulomb-Kraft [5]. Aber Sie wissen müssen die elektrischen Parameter der anderen Planeten, lernen und verändern das Potential oder die Ladung des Raumschiffs in Bezug auf Sie.
Entstehen kann eine mehr Natürliche und richtige Frage: Woher kommt die Erde erhält Ihre elektrische Ladung und wird es mit der Zeit zu erholen? Im Buch [6] darüber ausführlich diskutiert und hier nur wir hier einen kleinen Auszug.

Dieser Anbieter drei. An der Erdoberfläche ist die Strahlung radioaktiver Elemente in der Erdkruste in kleinen Mengen. In großen Höhen — die UV-Strahlung der Sonne. Und schließlich die gesamte Dicke der Atmosphäre von oben nach unten zu durchdringen, Ströme von sehr schnellen geladenen Teilchen — kosmische Strahlen. Ein kleiner Teil von Ihnen kommt von der Sonne, und der Rest — aus den tiefen des Weltraums unserer Galaxie.

Seit Феймана Lehre über die Blitze stark umwandelt. Jetzt Recht gut untersucht ist die Tatsache, dass Ihre Entladungen zu ergänzen, die irdischen Vorräte negativen Elektrizität [7].

Es sollte bemerkt werden, dass auf der erdkugel gleichzeitig in verschiedenen teilen der tobenden etwa 2000 gewitter, wobei die Anzahl der Blitze проскакивающих jede Sekunde zwischen Gewitterwolken und der Erde, etwa 100, und die negative Ladung jede Portable Reißverschluss auf der Erde — etwa 20 CL.

Nicht so lange her entdeckt wurde, noch eine Quelle der Auffüllung der natürlichen Ladung.

Die Erde ist negativ geladen durch die Ausdünstungen von Feuchtigkeit, und mit Feuchtigkeit und positiven Ionen гидроксония. Zu diesem Schluss kommen wir in der Arbeit «das Rätsel der irdischen Elektrizität». Unabhängig von uns zum gleichen Schluss kam der Doktor der technischen Wissenschaften W. W. Kusnezow in der Arbeit [8] und andere. Verdampfung treten nicht nur mit der Oberfläche der Ozeane und des Festlands, sondern in der Atmosphäre ständig Wasserdampf kondensieren und wieder verdampfen. Auch dort erfolgt die Trennung der Ladungen, negative Ladung bleibt überwiegend in der flüssigen und festen (льдинках) Phasen und positiv in Gas. Zusammen mit Niederschlägen negative Ladung fällt auf die Erde, подзаряжая Ihr.

Wenn Sie sagen ganz einfach, es ist unsere Aufgabe zu lernen, «schwingen» die elektrischen Ladungen aus der Erde. In Analogie mit der Gewinnung anderer Bodenschätze brauchen wir eine Pumpe, nur in unserem Fall wird es elektrostatischem. Machen kann es auf verschiedene Weise, aber wir werden auf elektrostatischen Pumpe (ЭСН) mit parametrischen Kapazität, und noch später besprechen ЭСН auf parametrischen Induktivität. Die Lösung des Problems wird in zwei Teile, im ersten — stellen Sie die parametrische Kapazität und Konventionen, und die zweite — Methoden und algorithmen es Kommutierung.
 
Die verwendeten Materialien
  1. Wikipedia. Erde.
  2. Wikipedia. Dielektrische Permeabilität.
  3. Feynman Richard Phillips. Kapitel 9. Elektrizität in der Atmosphäre.
  4. Wikipedia. Elektrische Kapazität.
  5. Wikipedia. Coulomb-Gesetz.
  6. Grigorjew W. I., Мякишев G. I. Kräfte in der Natur. Kapitel 4. Freie Ladungen und Ströme in der Natur. Geladene Teilchen über uns und um uns herum.
  7. E. R. Williams Lektion Nummer 4. Elektrifizierung Gewitterwolken. Die negative Ladung der Erdoberfläche.
  8. Kuznetsov VV Nicht mögliche durch das Erdmagnetfeld, Ströme SCHMIDT-BAUER und atmosphärischen elektrischen Strom.