Чи може ланцюг живитись від Землі зі зворотним ґрунтом на Марсі?

Чи можете ви використовувати гарячий провід (120 В 60 Гц) від землі та мідний стрижень, вставлений в інше позаземне тіло (марс) для завершення контуру? Якщо імпедансу було не про що турбуватися (зробіть вигляд, що Марс знаходиться лише за милю чи щось таке).

Я раніше це запитував в інших місцях і отримав кілька дійсно суперечливих відповідей.

Від напруги між Марсом і Землею залежить те, чого ми не знаємо. Навряд чи ця напруга дорівнює 0, і може бути величезною. Ваша схема отримала б напругу приблизно однакової величини, в результаті чого, можливо, буде вражаючий збій вашого міжпланетного тостеру.

Очищення повітря

Ідея, «щоб струм протікав, повинен бути зв’язок із землею», є загальною, і абсолютно хибною . Якби помилкове уявлення було правдивим, схеми в літаках і супутниках не працювали б, оскільки немає зв'язку з землею. Його цілком очевидно , що такі схеми роблять роботу, і що зв'язок з землею є абсолютно непотрібним для деяких схем , щоб функціонувати належним чином. Помилкове уявлення випливає з концепції заземлення , але пам’ятайте, що заземлення - це просто опорна напруга. Це не обов'язково має бути Землею. Це може бути Марс або будь-який інший електричний потенціал.

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

Підключення з Марсом

$V_{mars}$

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

У цьому випадку ваша схема працює ідеально нормально. Ваша схема не має поняття, що вона пов'язана з Марсом, а не Землею, оскільки вони мають приблизно однаковий електричний потенціал.

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

$V_{mars}$

Напруга між Марсом і Землею

$V_{mars}$

... Інтегрований протягом досить тривалого часу, чистий струм на землю або від неї повинен бути нульовим. Якби цього не було, потенціал Землі наростав би до такої величини, що жодна сила не могла б «підстрелити» більше зарядів до потенційного схилу; і як тільки цей стан буде досягнутий, чистий струм дійсно буде нульовим. Це динамічна рівновага.

Проблему чистого заряду на твердій (і рідкій) землі (тобто земній кулі) навряд чи можна відповісти, починаючи з того, що струм до цього тіла дорівнює нулю (завжди або в середньому протягом тривалого часу); навіть не в рамках "класичної картини атмосферної електрики". Здається, не існує практичного методу її вимірювання.

В основному, ми можемо припустити, що Земля та Марс досягли відповідних рівноважних зарядів, але ми не можемо знати, чи є ці заряди чистими позитивними, нейтральними, негативними чи якими є їх величини. Оскільки ми не знаємо чистих зарядів відповідних планет, ми не можемо оцінити напругу між ними.

Я думаю, що відповідь насправді так, хоча не з тих причин, які ви думаєте.

Є кілька практичних питань, навіть якщо ви дотягнетесь до свого коробки з трюками SF і витягнете 400 мільйонів км незнищенного кабелю.

Перший з них - "сонячний вітер": потік високошвидкісних електрично заряджених частинок від сонця. Він буде складатися з вільних електронів і протонів. На них впливає магнітне поле Землі; їх потрапляння в атмосферу призводить до таких полярних сір, як Північне сяйво. Вплив сонячного вітру може призвести до того, що чистий заряд Землі або Марса не дорівнює нулю. Це може призвести до дуже великого блискавичного розряду при підключенні дроту. Дивіться, наприклад, це питання.

Дріт також є провідником, що рухається в магнітному полі Сонця, який, таким чином, буде викликати струм, навіть якщо він заземлений (обмежений?) На обох кінцях. Враховуючи його довжину, це може бути великим.

Його також антена, тому вона підбиратиме сонячні радіоперешкоди.

Припустимо, ми ігноруємо все це. Є ще один ефект, який вступає в гру. Довжина хвилі мережі 50 Гц становить всього 6000 км, тому ваш кабель буде функціонувати як лінія передачі. У будь-який момент часу струм буде текти вперед і назад.

Ви могли б моделювати його як дуже-дуже велику монопольну антену з непровідною сферою на кінці, як автомобільну антену з пінгпонг-кулькою. Якщо припустити, що у вас є джерело живлення, достатньо великий, щоб подолати резистивні втрати в проводі, ви можете просто сплавити пристрій змінного струму і воно спрацює. Напевно, вам знадобиться набагато більше 120 В на ведучому кінці, щоб досягти 120 В посеред проводу, навіть якщо ваш кабель надпровідний.

Два тіла утворювали б (дуже-дуже-дуже маленький) конденсатор, тому схема дійсно була б замкнутою, і (дуже-дуже-дуже малий) струм міг би текти.

Це теоретично правильна відповідь. На практиці струм був би таким малим для майже всіх практичних цілей, що ми могли б назвати його нульовим.

Для всіх намірів і цілей немає.

З'єднання "Земля" працюють в силу того, що всі земні стрижні, вставлені в землю однієї планети, ефективно з'єднані разом через земну кору планети. З'єднання не обов'язково ідеальне (наприклад, 0Ω, але імпеданс досить низький).

Оскільки Земля та Марс електрично відокремлені один від одного багатьма мільйонами кілометрів надзвичайно твердого вакууму, ток для повернення струму не було б шляху. Як такий, ви б закінчилися чимось, що дуже схоже на конденсатор, як сказав Вутер ван Ойєен.

Це залежить від повернення землі або від питання, чи завершуєте ви схему, використовуючи слова з питання.

Заплутаною частиною на вашому знімку є генератор змінного струму: він показаний без двох його клем і оточений рівнопотенційними водами Атлантичного океану. Тому вся течія, яку він створює, залишиться прямо в Океані. Ще одна потенційно введена в оману деталь вашого запитання - це символ землі / землі на Марсі, і я підозрюю, що це корінь ваших проблем. Таким чином, ...

Я взяв свободу переставити вашу установку, просто використовуючи інше зображення для генератора, з двома клемами. Один кінець генератора підключений до Землі (ⴲ), другий - до лампочки, а звідти до Марса (♂) у комплекті з мідним стрижнем, який ви згадуєте. Зауважте, що лампочка залишається не вимкненою ("вимкнено").

Якщо ви хочете, щоб струм протікав і лампочка була включена, вам потрібен зворотний провід, закриваючи ланцюг так:

Щоб схема працювала, вам не потрібно нічого заземлювати або заземлювати , вам потрібно ціле коло, де струм може текти в циклі. Для задоволення від цього давайте скористаємось символом земля / земля довільно і створимо одну схему, яка є Заземленою, та одну, що Марса . Зауважте, що це лише додатковий символ, який використовується на наш розсуд для отримання загальної посилання на всю річ - це не те, що нам потрібно для роботи схеми.

Нам дійсно потрібно було, щоб схема працювала - це зворотний провід від Марса до Землі. Цей зворотний провід насправді ставить Марс і Землю на однаковий потенціал, тож ми можемо навіть вважати Землю марсованою, а Марс - заземленою - це все одно та сама домовленість, незалежно від того, якщо ми не використовуємо жодного, одного або двох символів Земля / Земля:

Тепер може залишитися одне останнє питання: Що станеться, якщо ми використаємо символ "Земля" на першому малюнку, той, що не має зворотного дроту? Подобається це:

Або це:

Ну, лампочка залишається геть. Знову ж таки: це не символ, це необхідний зворотний провід, і його немає в жодному з двох останніх зображень.

Гммм ... Якщо ланцюг насправді не хвилює символ Земля / Земля, то чому так часто використовується стільки? В чому справа?

Перевір це:

Лампочка увімкнена, але зворотного зв'язку немає. Це можливо, тому що, використовуючи магію символу заземлення , всі частини схеми заземлення, які прикріплені до символу заземлення, вважаються з’єднаними, навіть якщо ніхто не знайшов час, щоб фактично провести дроти, які з'єднують усі заземлені біти ланцюга. .

Усі вони однакові, лише використовуючи інше позначення:

Символ земля / земля настільки зручний, що ми часто його використовуємо, а коли ми неохайні, ми іноді навіть не звертаємо уваги на те, щоб правильно називати його землею чи землею. Власне кажучи, заземлений ланцюг з'єднаний із Землею чи безпечним ґрунтом (буквально: великий стрижень поруч із вашим будинком чи садом, загнаний у землю), а заземлений контур можна підключити до (-) кінця пристрою, керованого акумулятором , без фактичного зв’язку з реальним майданчиком. Це заплутано, але це жаргон і всі його використовують.

Озброївшись усіма цими знаннями, ви можете зрозуміти, чому це досить смішно ( джерело зображення ) ...

• Примітка (1): я використовував астрономічні символи (ⴲ, ♂) чомусь. Роблячи це, я мав змогу використовувати електричний символ Землі на будь-якій планеті.

• Примітка (2): Генератор змінного струму також може бути акумулятором постійного струму. З метою розуміння цього налаштування ви можете думати джерело змінного струму так само, як коли б акумулятор перевертався 50 або 60 разів на секунду (залежно від національних стандартів). Щоб пояснити, чому постійний струм не буде добре працювати на землі та в землі, не маючи фізичного зворотного дроту, виготовленого з металу, розглянемо електроліз та вологу в землі, для початку ... Це ціла "інша історія ...

Краще відмовитися від слова "земля". Один вузол вашої схеми заземлений, інший - маршований. Це окремі підстави.

Нам не потрібно йти в космос, щоб створювати відключені підстави. У наступній схемі V1 подає 120 VRMS при 60 Гц, і XFMR1 і XFMR2 є ізоляційними трансформаторами 1: 1. Кожен створює власний електричний домен, де вузол можна ідентифікувати як заземлений, а інший - як "гарячий". Струм не може витікати з "гарячого" в одному домені, а земля в іншому, через відсутність повного контуру, і тому лампа не може світитися.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

На жаль, я ніколи не був на марсі, тому немає можливості перевірити цю теорію. 120 В 60 Гц від генератора відкалібровано від землі. Іншими словами, ми використовуємо заряд Землі як нульову орієнтир. Посилання може бути аналогів швидкості. Наприклад, як швидко ви рухаєтесь? Це залежить від того, з чим ви порівнюєте: ви починаєте точку; центр землі; сонце; галактичний центр; або, людина поруч із вами в гонці. Я постулюю, що напруга на землю - це те саме. Отже напруга мережі для заземленої ланцюга складе 120В +/- різниця заряду між Землею та Марсом. Якби я міг, я би перевірив цю теорію, вимірюючи напругу заземленого контуру на марсах із відомим джерелом напруги. Оскільки він відкалібрований до землі, різниця визначала б заряд Мар щодо Землі.

Проблема полягає в тому, що представлений вами креслення не містить замкнутого циклу, тому струм не повинен текти.

Однак це можливо в деяких випадках:

1. ви можете поставити на Землю деякий заряд і струм буде текти, поки заряди двох планет не зрівняються, наприклад, ви можете взяти з Марса кілька електронів і відправити їх на Землю,

2. якщо ви використовуєте змінного струму, між ними є ємність (див. відповідь Вотера ван Ойейна ), яка закриває цикл,

3. якщо заряд Землі інший, ніж нуль (випадок 1), навколо нього існує магнітне поле, коли воно обертається навколо Сонця, яке (якимось чином) може бути використане для індукції напруги між планетами. Я не уявляю, як можна було це контролювати.

Моя відповідь полягає в тому, що так - це можливо, але наразі лише теоретично.