Isakov D.Zh. Student al anului II la Facultatea de Fizică și Tehnică a Universității de Stat din Osh Convertirea câmpului electric al Pământului în energie electrică cu ajutorul unui emițător de electroni (emițător)
Metoda de obținere a energiei din câmpul electric al Pământului este descrisă în [1]. În acest caz, această metodă se bazează pe proprietățile și pe legile de bază ale electrostaticelor.
După cum știți, planeta noastră este electric un fel de condensator sferic, încărcat la aproximativ 300.000 de volți. Sfera interioară - suprafața Pământului - este încărcată negativ, sfera exterioară - ionosfera - este pozitivă. Atmosfera Pământului servește ca izolator. Prin atmosferă, curenții ionici și convectivi ai scurgerilor de condensatori continuă să curgă, care ajung la multe mii de amperi. Dar în ciuda acestui fapt, diferența potențială dintre plăcile de condensatoare nu scade. Și asta înseamnă că în natură există un generator care alimentează în mod constant scurgerile de sarcină de pe plăcile condensatoarelor. Un astfel de generator este câmpul magnetic al Pământului, care se rotește împreună cu planeta noastră într-un curent de vânt solar. Pentru a profita de energia acestui generator, este necesar ca într-un fel să se conecteze consumatorul de energie la acesta. Pentru aceasta este suficient să se facă o punere la punct de încredere. Conectarea la polul pozitiv al generatorului - ionosfera - este o sarcină tehnică complexă.
În condensatorul nostru global există un câmp electric. Tensiunea acestui condensator încărcat pe câmp este distribuită foarte inegal în înălțime: este maximă în apropierea suprafeței Pământului și este de aproximativ 150 V / m. Cu altitudinea, scade aproximativ conform legii exponențiale și la o altitudine de 10 km este de aproximativ 3% din valoarea de la suprafața Pământului, adică aproape întregul câmp electric este concentrat în stratul inferior al atmosferei, aproape de suprafața Pământului. Vectorul câmpului electric E al Pământului este orientat în jos, în general. În acest caz, câmpul electric al Pământului este un câmp potențial ca orice câmp electric. Fiecare punct al acestui domeniu are propriul său potențial.
Când este setat pe suprafața pământului un fir metalic vertical măcina, în conformitate cu legile electrostatica începe să se deplaseze în sus electronii de conducție, până la punctul superior al conductorului, creând un exces de sarcini negative acolo. O astfel de mișcare de electroni va continua atâta timp cât punctul de sus a conductorului nu apar potențial -U, egală în mărime și în semn opus la potențialul U a câmpului electric al Pământului, pe care punctul superior al conductorului. Acest -U potențial negativ compensează pe deplin potențialul pozitiv U a câmpului electric al pământului și a întregului conductor, inclusiv punctul său de sus, devine un potențial la sol, pe care le luăm pentru a fi zero. Dar excesul de sarcini negative la partea superioară a conductorului va crea propriul câmp electric. Apoi vom obține un sistem de două câmpuri electrice: câmpul electric al Pământului E1 și câmpul electric al încărcăturilor excesive în punctul superior al conductorului E2. Vectorii intensității câmpului electric E1 al Pământului în apropierea conductorului sunt aceiași în toată magnitudinea și direcția. Vectorii intensității câmpului electric al conductorului în diferite puncte ale câmpului sunt de mărime și direcție diferite. Conform principiului suprapunerii câmpurilor electrice [2], intensitatea câmpului electric rezultat este egală cu suma geometrică a intensităților fiecăruia dintre aceste câmpuri. Deasupra punctului superior al conductorului, vectorii de rezistență ai acestor două câmpuri sunt direcționați în aceeași direcție - în jos. Aici se adaugă și dau intensitatea totală a câmpului electric. Dacă adăugăm geometric aceste vectori și trasăm liniile equipotențiale în fiecare punct al câmpului, obținem câmpul electric total în secțiune printr-un plan vertical care trece prin conductor. Este acest câmp electric care tinde să răstoarne electronii de conducere din punctul superior al conductorului. Dar electronii nu au suficientă energie pentru a părăsi conductorul. Această energie se numește funcția de lucru a electronului din conductor și pentru majoritatea metalelor este mai mică de 5 electroni. Dar electronul în metalul nu poate dobândi o astfel de energie între coliziunile cu rețeaua cristalină de metal și, prin urmare, rămâne pe suprafața conductorului. În cazul în care ajuta la taxe suplimentare pe partea de sus a conductorului de a părăsi conductorul, o sarcină negativă la vârful conductorului este redusă, câmpul electric extern în interiorul conductorului nu va fi compensată din nou și începe să se miște în sus electronii de conducție la capătul superior al conductorului, adică un curent va curge prin el. Odată cu îndepărtarea constantă a încărcăturilor excesive din partea superioară a conductorului, curentul va curge constant în el. În acest caz, este suficient pentru noi să tăiem conductorul în orice loc convenabil și să includem sarcina - consumatorul de energie. Apoi rămâne să se decidă: cum să eliminați excesele de taxe din partea de sus a conductorului?
Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un dispozitiv care ar ajuta electronii de conducere să părăsească conductorul - emițătorul electronilor sau emițătorul.
Emițătorul poate fi construit pe baza generatorului de înaltă tensiune capacitate mică, care este capabil de a crea o descărcare corona în jurul electrodului emit pe conductorul de sus. Astfel de generatoare de înaltă tensiune sunt utilizate în industrie în colectoare de fum, ionizatoare de aer, instalații pentru vopsirea electrostatică a metalelor și diverse aparate de uz casnic. Generatorul generează o scânteie în jurul radiatorului electronilor de conducere, o descărcare corona sau o descărcare de perie. Această descărcare este un canal de conducere cu plasmă, de-a lungul căruia electronii de conducere circulă liber în atmosferă deja sub acțiunea câmpului electric al Pământului.
Estimăm puterea unei astfel de instalații. Lăsați punctul superior al conductorului să fie la o altitudine de 100 m. Puterea medie a câmpului electric de-a lungul înălțimii conductorului: Ec. = 100V / m. Apoi diferența de potențial a câmpului electric dintre Pământ și punctul superior al conductorului va fi numeric egală cu:
U = hEcp. = 100 m * 100 V / m = 10.000 volți.
Ca urmare a acțiunilor noastre, am conectat consumatorul de energie la un generator global de energie electrică. La polul negativ - Pământ - ne sunt conectate printr-un conductor metalic convențional (pământ), iar la polul pozitiv - ionosfera - cu ajutorul unui ghid foarte specific - curent de convectie. Curenții convectivi sunt curenții electrici cauzați de transferul ordonat al particulelor încărcate. În natură, ele se găsesc adesea. Cel mai puternic dintre ele - este de uragane și creșterea curenților de aer în zona de convergență intertropical, care transporta o cantitate mare de sarcini negative în troposfera superioară.
Din cele de mai sus putem trage următoarele concluzii:
Sursa de energie este simplă și convenabilă pentru utilizare.
La ieșire obținem cea mai convenabilă formă de energie - electricitate.
Sursa este ecologică: fără emisii, fără zgomot, etc.
Instalarea este ușor de fabricat și de operat.