Một mạch có thể được cung cấp năng lượng từ Trái đất với mặt đất quay trở lại trên Sao Hỏa?

Bạn có thể sử dụng một dây nóng (120v 60 hz) từ trái đất và một thanh đồng được chèn vào một vật thể ngoài trái đất khác (sao hỏa) để hoàn thành một mạch không? Nếu trở kháng không phải là điều đáng lo ngại (giả vờ sao Hỏa chỉ cách một dặm hoặc một cái gì đó).

Tôi đã hỏi điều này trước đây ở những nơi khác và nhận được một số câu trả lời thực sự mâu thuẫn.

Nó phụ thuộc vào điện áp giữa Sao Hỏa và Trái Đất là gì, mà chúng ta không biết. Không chắc là điện áp này bằng 0 và có thể rất lớn. Mạch của bạn sẽ nhận được một điện áp có cùng độ lớn, dẫn đến kết quả có thể là một thất bại ngoạn mục của máy nướng bánh mì liên hành tinh của bạn.

Làm sạch không khí

Ý tưởng, "để dòng điện chảy, phải có một kết nối với trái đất", là một ý tưởng phổ biến, và nó hoàn toàn sai . Nếu quan niệm sai lầm là đúng, các mạch trên máy bay và vệ tinh sẽ không hoạt động vì không có kết nối với trái đất. Khá rõ ràng rằng mạch như vậy nó làm việc, và rằng một kết nối đến trái đất là hoàn toàn không cần thiết đối với một số mạch hoạt động đúng. Quan niệm sai lầm nảy sinh từ khái niệm nối đất , nhưng hãy nhớ rằng mặt đất chỉ đơn giản là một điện áp tham chiếu. Nó không nhất thiết phải là Trái đất. Nó có thể là sao Hỏa hoặc bất kỳ tiềm năng điện nào khác.

$0V$$V_b$$I_{BA} = V_b/R$$0V$$V_{mars}$

Kết nối với sao Hỏa

$V_{mars}$

$V_{mars} \approx V_{earth} = 0V$

Trong trường hợp này, mạch của bạn hoạt động hoàn toàn bình thường. Mạch của bạn không biết rằng nó được kết nối với Sao Hỏa chứ không phải Trái đất vì chúng có cùng tiềm năng điện.

$V_{mars} \gg V_{earth} = 0V$$V_{mars} \ll V_{earth} = 0V$

$V_{mars}$

Điện áp giữa Sao Hỏa và Trái Đất

$V_{mars}$

... Được tích hợp trong một thời gian đủ dài, dòng điện ròng đến hoặc từ trái đất phải bằng không. Nếu không, tiềm năng của trái đất sẽ tăng lên đến mức mà không lực nào có thể "bắn" thêm điện tích lên dốc tiềm năng - và một khi đạt đến trạng thái này, dòng điện thực sự sẽ bằng không. Đây là một trạng thái cân bằng động.

Vấn đề của một điện tích ròng trên trái đất rắn (và lỏng) (tức là quả địa cầu) khó có thể được trả lời bằng cách bắt đầu từ thực tế dòng điện đến cơ thể đó bằng không (luôn luôn hoặc trung bình trong một thời gian dài); thậm chí không nằm trong khuôn khổ của "bức tranh cổ điển về điện khí quyển". Dường như không có một phương pháp thực tế nào để đo lường nó.

Về cơ bản, chúng ta có thể giả sử rằng Trái đất và Sao Hỏa đều đạt được các điện tích cân bằng tương ứng, nhưng chúng ta không có cách nào để biết liệu các điện tích này là dương, trung tính, âm hay cường độ của chúng là gì. Vì chúng ta không biết chi phí ròng của các hành tinh tương ứng, chúng ta không thể ước tính điện áp giữa chúng.

Tôi nghĩ rằng câu trả lời thực sự là có, mặc dù không phải vì những lý do mà bạn nghĩ.

Có một số vấn đề thực tế ngay cả khi bạn tiếp cận với các thủ thuật SF của mình và rút ra 400 triệu km cáp không thể phá hủy.

Đầu tiên trong số đó là "gió mặt trời": một dòng các hạt điện tích tốc độ cao từ mặt trời. Điều này sẽ bao gồm các electron và proton tự do. Chúng bị ảnh hưởng bởi từ trường của Trái đất; sự xâm nhập của chúng vào bầu khí quyển dẫn đến cực quang như Đèn phía Bắc. Ảnh hưởng của gió mặt trời có thể dẫn đến điện tích ròng của Trái đất hoặc Sao Hỏa không bằng không. Điều này có thể dẫn đến một phóng điện giống như sét rất lớn khi kết nối dây của bạn. Xem ví dụ câu hỏi này.

Dây cũng là một dây dẫn di chuyển trong từ trường của mặt trời, do đó sẽ tạo ra một dòng điện ngay cả khi nó được nối đất (marsed?) Ở cả hai đầu. Với chiều dài của nó, điều này có thể lớn.

Nó cũng là một ăng-ten, vì vậy nó sẽ thu nhiễu RF mặt trời.

Giả sử chúng ta bỏ qua tất cả những thứ đó. Có một hiệu ứng khác đi vào chơi. Bước sóng của nguồn chính 50Hz chỉ là 6000km, do đó cáp của bạn sẽ hoạt động như một đường truyền. Tại bất kỳ điểm hiện tại nào sẽ chảy qua lại.

Bạn có thể mô hình nó như một ăng-ten đơn cực rất lớn với một quả cầu không dẫn điện ở đầu, giống như một ăng-ten xe hơi với một quả bóng bàn trên. Giả sử rằng bạn có một nguồn năng lượng đủ lớn để khắc phục tổn thất điện trở trong dây, bạn có thể chỉ cần ghép ứng dụng AC của mình vào và nó sẽ hoạt động. Bạn có thể sẽ cần nhiều hơn 120V ở đầu lái xe để đạt được 120V ở giữa dây, ngay cả khi cáp của bạn là siêu dẫn.

Hai cơ thể sẽ tạo thành một tụ điện (rất rất rất nhỏ), do đó mạch thực sự sẽ bị đóng, và một dòng điện (rất rất rất nhỏ) có thể chạy qua.

Đó là câu trả lời đúng về mặt lý thuyết. Trong thực tế, hiện tại sẽ rất nhỏ đối với gần như tất cả các mục đích thực tế, chúng ta có thể gọi nó là số không.

Đối với tất cả ý định và mục đích, không.

Các kết nối "Trái đất" hoạt động nhờ vào thực tế là tất cả các thanh đất được đặt trong lòng đất của một hành tinh duy nhất được kết nối với nhau thông qua lớp vỏ của hành tinh. Kết nối không nhất thiết phải hoàn hảo (ví dụ 0, nhưng trở kháng khá thấp).

Vì trái đất và các sao hỏa được cách ly với nhau bởi hàng triệu km chân không cực kỳ cứng, nên sẽ không có con đường nào cho dòng điện quay trở lại. Như vậy, bạn sẽ kết thúc với một cái gì đó hoạt động rất giống như một tụ điện, như Wouter van Ooijen nói.

Nó phụ thuộc vào mặt bằng trở lại hoặc vào câu hỏi cho dù bạn hoàn thành mạch, sử dụng các từ trong câu hỏi.

Phần khó hiểu trong bức ảnh của bạn là máy phát điện xoay chiều: Nó được hiển thị mà không có hai thiết bị đầu cuối và được bao quanh bởi vùng nước có khả năng của Đại Tây Dương. Do đó, tất cả hiện tại nó tạo ra sẽ ở ngay trong Đại dương. Một chi tiết có khả năng (ý định chơi chữ) có thể gây hiểu lầm cho câu hỏi của bạn là biểu tượng trái đất / mặt đất trên Sao Hỏa và tôi nghi ngờ đây là gốc rễ của những rắc rối của bạn. Do vậy, ...

Tôi đã tự do sắp xếp lại thiết lập của bạn, chỉ cần sử dụng một hình ảnh khác cho trình tạo, với hai thiết bị đầu cuối. Một đầu của máy phát được kết nối với Trái đất (), đầu còn lại đi tới một bóng đèn và từ đó đến Sao Hỏa (), hoàn thành với thanh đồng mà bạn đề cập. Lưu ý rằng bóng đèn vẫn không sáng ("tắt").

Nếu bạn muốn dòng điện chạy và bóng đèn được bật, bạn cần một dây trở lại , đóng mạch như thế này:

Để mạch hoạt động, bạn không cần bất cứ thứ gì được nối đất hoặc nối đất , cái bạn cần là toàn bộ mạch trong đó dòng điện có thể chạy trong một vòng. Đối với những niềm vui của nó, hãy sử dụng biểu tượng trái đất / mặt đất tùy tiện và tạo một mạch đó là nối đất và một trong đó là Marsed . Lưu ý rằng đây chỉ là một biểu tượng bổ sung được sử dụng theo quyết định của chúng tôi để có được một tài liệu tham khảo chung cho toàn bộ - đây không phải là thứ chúng tôi cần để mạch hoạt động.

Những gì chúng ta thực sự cần cho mạch hoạt động là dây trở lại từ Sao Hỏa đến Trái Đất. Dây trở lại này thực sự đặt sao Hỏa và Trái đất tại tiềm năng tương tự, vì vậy chúng tôi thậm chí có thể xem xét Earth để được marsed và sao Hỏa được nối đất - đây vẫn là sự sắp xếp tương tự, không có vấn đề nếu chúng ta sử dụng không, biểu tượng một hoặc hai Trái đất / Ground:

Bây giờ, có thể còn một câu hỏi cuối cùng: Điều gì xảy ra nếu chúng ta sử dụng biểu tượng Ground trong bức ảnh đầu tiên, câu hỏi không có dây trở lại? Như thế này:

Hoặc này:

Vâng, bóng đèn tắt. Một lần nữa: Nó không phải là biểu tượng, nó là dây trở lại cần thiết và chúng tôi không có nó trong một trong hai hình ảnh cuối cùng.

Hmmm ... Nếu mạch không thực sự quan tâm đến biểu tượng Mặt đất / Trái đất, tại sao nó lại được nhiều người sử dụng đến vậy? Vấn đề ở đây là gì?

Kiểm tra này:

Bóng đèn được bật, nhưng liên kết trở lại bị thiếu. Điều này là có thể bởi vì, bằng cách sử dụng ma thuật biểu tượng mặt đất , tất cả các phần của sơ đồ mạch được gắn với biểu tượng mặt đất được coi là được kết nối, ngay cả khi không ai dành thời gian để thực sự vẽ các dây kết nối tất cả các bit nối đất của mạch .

Tất cả đều giống nhau, chỉ sử dụng một ký hiệu khác nhau:

Biểu tượng mặt đất / trái đất rất tiện dụng đến nỗi chúng ta thường sử dụng nó và khi chúng ta cẩu thả, đôi khi chúng ta thậm chí không chú ý đến việc gọi nó là mặt đất hay trái đất. Nói một cách chính xác, một mạch nối đất được kết nối với Trái đất hoặc mặt đất an toàn (nghĩa đen: một thanh lớn bên cạnh nhà hoặc khu vườn của bạn, được dẫn xuống đất) và một mạch nối đất có thể được kết nối với đầu (-) của thiết bị chạy bằng pin , không có kết nối thực tế với mặt đất thực sự. Điều này thật khó hiểu, nhưng đó là biệt ngữ và mọi người đều sử dụng nó.

Được trang bị tất cả kiến ​​thức này, bạn có thể hiểu tại sao điều này lại rất buồn cười ( nguồn hình ảnh ) ...

• Lưu ý (1): Tôi đã sử dụng các ký hiệu thiên văn (ⴲ,) cho một lý do. Khi làm như vậy, tôi được tự do sử dụng biểu tượng Trái đất điện trên cả hai hành tinh.

• Lưu ý (2): Máy phát điện xoay chiều cũng có thể là pin DC. Với mục đích hiểu thiết lập này, bạn có thể nghĩ về nguồn AC giống như pin của bạn bị đảo ngược 50 hoặc 60 lần một giây (tùy theo tiêu chuẩn quốc gia). Để giải thích tại sao DC không hoạt động tốt trên trái đất và trong lòng đất, không có dây trở lại vật lý, làm bằng kim loại, hãy xem xét điện phân và độ ẩm trong lòng đất, để bắt đầu với ... Đây là một câu chuyện hoàn toàn ...

Tốt hơn hết là từ bỏ từ "mặt đất". Một nút của mạch của bạn được nối đất, nút còn lại được soái. Đây là những căn cứ riêng biệt.

Chúng ta không phải đi vào không gian để tạo ra các căn cứ bị ngắt kết nối. Trong sơ đồ sau, V1 cung cấp 120 VRMS ở tần số 60 Hz và XFMR1 và XFMR2 là các biến áp cách ly 1: 1. Mỗi người tạo một miền điện riêng của mình trong đó một nút có thể được xác định là mặt đất và một nút khác là "nóng". Dòng điện không thể chảy từ "nóng" trong một miền và mặt đất ở miền kia, vì thiếu mạch hoàn chỉnh, và vì vậy đèn không thể phát sáng.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Thật không may, tôi chưa bao giờ đến sao hỏa vì vậy không có cách nào để kiểm tra lý thuyết này. 120v 60hz từ máy phát được hiệu chỉnh từ mặt đất. Nói cách khác, chúng ta đang sử dụng điện tích trái đất làm tham chiếu bằng không. Các tài liệu tham khảo có thể được tương tự về tốc độ. Chẳng hạn, bạn di chuyển nhanh như thế nào? Điều đó phụ thuộc vào những gì bạn so sánh nó với: bạn đang bắt đầu; tâm trái đất; mặt trời; trung tâm thiên hà; hoặc, người bên cạnh bạn trong một cuộc đua. Tôi cho rằng điện áp xuống đất là điều tương tự. Vì vậy, điện áp ròng cho mạch nối đất sẽ là 120v +/- chênh lệch điện tích giữa Trái đất và Sao Hỏa. Nếu tôi có thể, tôi sẽ kiểm tra lý thuyết này bằng cách đo điện áp của mạch nối đất trên sao hỏa bằng nguồn điện áp đã biết. Bởi vì nó được hiệu chỉnh với trái đất, sự khác biệt sẽ xác định điện tích của Mar đối với Trái đất.

Vấn đề là bản vẽ bạn trình bày không chứa một vòng khép kín, do đó không có dòng điện nào nên chảy.

Điều này tuy nhiên có thể trong một số trường hợp:

1. bạn có thể đặt lên Trái đất một số điện tích và dòng điện sẽ chảy cho đến khi điện tích của hai hành tinh bằng nhau, ví dụ bạn có thể lấy một số electron từ Sao Hỏa và gửi chúng đến Trái đất,

2. nếu bạn sử dụng AC, có một điện dung giữa chúng (xem câu trả lời của Wouter van Ooijen ), sẽ đóng vòng lặp,

3. nếu điện tích của Trái đất khác 0 (trường hợp 1), có một từ trường xung quanh nó, vì nó quay quanh Mặt trời, mà (bằng cách nào đó) có thể được sử dụng để tạo ra điện áp giữa các hành tinh. Tôi không thể tưởng tượng làm thế nào người ta có thể kiểm soát nó.

Câu trả lời của tôi là, có - có thể, nhưng hiện tại chỉ theo cách lý thuyết.