Твитнуть
Поскольку перемещение катушки в магнитном поле может генерировать ток, теоретически можно ли генерировать электричество из магнитного поля Земли?
Электричество может индуцироваться всякий раз, когда среда магнитного поля вокруг проводника изменяется. Согласно закону Фарадея, проводник может двигаться в магнитном поле, магнитное поле вокруг неподвижного проводника может изменяться, может изменяться площадь токопроводящей петли, погруженной в магнитное поле — любое из этих условий вызовет напряжение в проводе. Поскольку магнитное поле Земли относительно невелико, индуцированные напряжения также невелики, если только вы не имеете дело с очень длинными проводниками или очень высокими скоростями проводников. Ниже приведены несколько интересных примеров, когда магнитное поле Земли может генерировать значительные напряжения и токи.
В 1996 году США и Италия провели эксперимент, в ходе которого небольшой спутник на дальнем конце 20-километрового гибкого троса должен был быть запущен с борта космического корабля "Шаттл". Перетаскивание троса через магнитное поле Земли вызовет появление напряжения в проводе. Текущий путь будет проходить через частично проводящую ионосферу Земли, создавая динамо-машину, которая теоретически может генерировать электроэнергию, уменьшая орбитальную кинетическую энергию космического корабля "Шаттл".
Эксперимент в основном удался. Было обнаружено, что динамо-ток растет пропорционально длине троса, как и ожидалось, до тех пор, пока трос внезапно и неожиданно не оборвался, прежде чем его можно было полностью развернуть. Прежде чем оборваться, трос генерировал напряжение около 3500 вольт на один ампер — около 4,6 л.с. электрической мощности. Солнце периодически испытывает сильные бури на своей поверхности. В отличие от земных бурь, солнечные бури вызваны сложным взаимодействием проводящей горячей плазмы и скрученных и сжатых магнитных полей. Время от времени энергия, хранящаяся в сильно сжатых магнитных полях, внезапно высвобождается. Это вызывает выброс огромного количества заряженных частиц с Солнца — корональный выброс массы (CME).
Выброс корональной массы (CME) представляет собой гигантское облако солнечной плазмы, пронизанное магнитными полевыми линиями, которое распространяется от Солнца во время сильных, долговременных солнечных вспышек и извержения нитей. Большую часть времени эти заряженные частицы безвредно рассеиваются, быстро удаляясь в космос.
Однако иногда CME направлен на Землю. Когда через несколько дней волны заряженных частиц достигают Земли, они взаимодействуют с магнитным полем Земли и верхними слоями атмосферы, создавая потрясающие полярные сияния и иногда нарушая работу радио, спутников и систем GPS. CME также может вызвать временные, но значительные изменения в магнитном поле Земли, которые индуцируют токи в земной коре, а также в проводящих трубопроводах, линиях электропередач и кабелях связи. Эти токи могут быть достаточно сильными, чтобы вызвать протекание токов постоянного тока в длинных линиях электропередач в сетях переменного тока, что приводит к частичному насыщению магнитных сердечников в больших силовых трансформаторах. При эксплуатации в этих условиях трансформаторы перегреваются и в конечном итоге могут выйти из строя. Для защиты оборудования часто необходимо отключать питание в затронутых системах передачи, что приводит к массовым отключениям электроэнергии.
Это действительно произошло во время недавних солнечных бурь. Среди энергетиков есть серьезные опасения, что крупная солнечная буря, подобная Кэррингтонскому событию 1859 года, может привести к широкомасштабному повреждению ключевого передающего оборудования и серьезным перебоям в наших электрических сетях. Во время Кэррингтонского события операторы телеграфа стали свидетелями того, как искры выскакивали из их оборудования, а аномальные напряжения в линиях фактически подожгли некоторые телеграфные объекты и сильно ударили операторов током.
Так что да, магнитное поле Земли может генерировать значительное количество электричества... но не всегда желаемым образом.
Электричество может индуцироваться всякий раз, когда среда магнитного поля вокруг проводника изменяется. Согласно закону Фарадея, проводник может двигаться в магнитном поле, магнитное поле вокруг неподвижного проводника может изменяться, может изменяться площадь токопроводящей петли, погруженной в магнитное поле — любое из этих условий вызовет напряжение в проводе. Поскольку магнитное поле Земли относительно невелико, индуцированные напряжения также невелики, если только вы не имеете дело с очень длинными проводниками или очень высокими скоростями проводников. Ниже приведены несколько интересных примеров, когда магнитное поле Земли может генерировать значительные напряжения и токи.
В 1996 году США и Италия провели эксперимент, в ходе которого небольшой спутник на дальнем конце 20-километрового гибкого троса должен был быть запущен с борта космического корабля "Шаттл". Перетаскивание троса через магнитное поле Земли вызовет появление напряжения в проводе. Текущий путь будет проходить через частично проводящую ионосферу Земли, создавая динамо-машину, которая теоретически может генерировать электроэнергию, уменьшая орбитальную кинетическую энергию космического корабля "Шаттл".
Эксперимент в основном удался. Было обнаружено, что динамо-ток растет пропорционально длине троса, как и ожидалось, до тех пор, пока трос внезапно и неожиданно не оборвался, прежде чем его можно было полностью развернуть. Прежде чем оборваться, трос генерировал напряжение около 3500 вольт на один ампер — около 4,6 л.с. электрической мощности. Солнце периодически испытывает сильные бури на своей поверхности. В отличие от земных бурь, солнечные бури вызваны сложным взаимодействием проводящей горячей плазмы и скрученных и сжатых магнитных полей. Время от времени энергия, хранящаяся в сильно сжатых магнитных полях, внезапно высвобождается. Это вызывает выброс огромного количества заряженных частиц с Солнца — корональный выброс массы (CME).
Выброс корональной массы (CME) представляет собой гигантское облако солнечной плазмы, пронизанное магнитными полевыми линиями, которое распространяется от Солнца во время сильных, долговременных солнечных вспышек и извержения нитей. Большую часть времени эти заряженные частицы безвредно рассеиваются, быстро удаляясь в космос.
Однако иногда CME направлен на Землю. Когда через несколько дней волны заряженных частиц достигают Земли, они взаимодействуют с магнитным полем Земли и верхними слоями атмосферы, создавая потрясающие полярные сияния и иногда нарушая работу радио, спутников и систем GPS. CME также может вызвать временные, но значительные изменения в магнитном поле Земли, которые индуцируют токи в земной коре, а также в проводящих трубопроводах, линиях электропередач и кабелях связи. Эти токи могут быть достаточно сильными, чтобы вызвать протекание токов постоянного тока в длинных линиях электропередач в сетях переменного тока, что приводит к частичному насыщению магнитных сердечников в больших силовых трансформаторах. При эксплуатации в этих условиях трансформаторы перегреваются и в конечном итоге могут выйти из строя. Для защиты оборудования часто необходимо отключать питание в затронутых системах передачи, что приводит к массовым отключениям электроэнергии.
Это действительно произошло во время недавних солнечных бурь. Среди энергетиков есть серьезные опасения, что крупная солнечная буря, подобная Кэррингтонскому событию 1859 года, может привести к широкомасштабному повреждению ключевого передающего оборудования и серьезным перебоям в наших электрических сетях. Во время Кэррингтонского события операторы телеграфа стали свидетелями того, как искры выскакивали из их оборудования, а аномальные напряжения в линиях фактически подожгли некоторые телеграфные объекты и сильно ударили операторов током.
Так что да, магнитное поле Земли может генерировать значительное количество электричества... но не всегда желаемым образом.