16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/148/11482.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 08 (148) апрель 2010 года

Планета Земля – генератор

Существует уникальный экологически чистый и возобновляемый источник энергии, об использовании которого всерьез никто не задумывался.

Это электрическое поле Земли. Наша планета в электрическом отношении представляет собой подобие сферического конденсатора, заряженного примерно до 300 000 вольт. Внутренняя сфера – поверхность Земли – заряжена отрицательно, внешняя сфера – ионосфера – положительно. Изолятором служит атмосфера Земли. Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки конденсатора, которые достигают многих тысяч ампер. Но, несмотря на это, разность потенциалов между обкладками «конденсатора» не уменьшается.

Значит, можно предположить, что в природе существует некий генератор (G), который постоянно восполняет утечку зарядов с обкладок конденсатора. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра. Чтобы воспользоваться энергией этого генератора, нужно каким‑то образом подключить к нему потребителя энергии.

Чтобы подключиться к отрицательному полюсу – достаточно сделать надежное заземление. Подключение к положительному полюсу генератора – ионосфере – является сложной технической задачей, решение которой мы и попробуем найти.

Как и в любом заряженном, в нашем глобальном конденсаторе существует электрическое поле. Напряженность этого поля распределяется очень неравномерно по высоте: она максимальна у поверхности Земли и составляет примерно 150 В/м. С высотой она уменьшается приблизительно по закону экспоненты и на высоте 10 км составляет около 3 % от значения у поверхности Земли.

Таким образом, почти все электрическое поле сосредоточено в нижнем слое атмосферы, у поверхности планеты. Вектор напряженности электрического поля Земли E направлен в общем случае вниз. В своих предположениях мы будем использовать только вертикальную составляющую этого вектора. Электрическое поле Земли, как и любое электрическое поле, действует на заряды с определенной силой F, которая называется кулоновской силой. Если умножить величину заряда на напряженность электрическое поля в этой точке, то получим как раз величину кулоновской силы Fкул. Эта кулоновская сила толкает положительные заряды вниз, к земле, а отрицательные вверх, в облака.

Электрическое поле Земли является потенциальным – как и любое электрическое поле. Каждой точке этого поля соответствует свой потенциал. Точки с одинаковым потенциалом образуют эквипотенциальные поверхности.

Установим на поверхности Земли вертикальный металлический проводник и заземлим его. Пусть верхняя точка проводника находится на каком‑то уровне U потенциала электрического поля Земли. Электрическое поле, в соответствии с законами электростатики, начнет двигать электроны проводимости вверх, к верхней точке проводника, создавая там избыток отрицательных зарядов. Такое движение электронов будет продолжаться до тех пор, пока в верхней точке проводника не возникнет потенциал -U, равный по величине и противоположный по знаку потенциалу U электрического поля Земли, на котором расположена верхняя точка этого проводника.

Этот отрицательный потенциал -U полностью компенсирует положительный потенциал U электрического поля Земли – и весь проводник, включая и его верхнюю точку, приобретет потенциал Земли, который мы принимаем за ноль. Но избыток отрицательных зарядов в верхней точке проводника создаст свое электрическое поле. Таким образом, мы получили систему из двух электрическое полей: электрическое поле Земли E1 и электрическое поле избыточных зарядов в верхней точке проводника E2.

Векторы напряженности электрического поля Земли вблизи проводника везде одинаковы по величине и направлению. Векторы же напряженности электрического поля проводника в разных точках поля имеют разную величину и направление. Они сходятся в верхней точке проводника, где сосредоточены избыточные электроны проводимости.

Выше верхней точки проводника векторы напряженности этих двух полей направлены в одном направлении – вниз. Здесь они складываются и дают суммарную напряженность электрического поля.

Если мы сложим геометрически эти векторы и проведем эквипотенциальные линии в каждой точке поля, то получим картину суммарного электрического поля в сечении вертикальной плоскостью, проходящей через проводник. Примечательно, что потенциал проводника во всех его точках равен нулю и в то же время на верхней точке проводника сконцентрирована большая напряженность суммарного электрического поля Земли и проводника.

Именно это электрическое поле и стремится вырвать электроны проводимости из верхней точки проводника. Но у электронов недостаточно энергии для того, чтобы покинуть проводник. Эта энергия называется работой выхода электрона из проводника, и для большинства металлов она составляет менее 5 электронвольт – величину весьма незначительную. Но электрон в металле не может приобрести такую энергию между столкновениями с кристаллической решеткой металла и поэтому остается на поверхности проводника.

Возникает вопрос: что произойдет с проводником, если мы поможем избыточным зарядам на верхушке проводника покинуть этот проводник?

Ответ простой: отрицательный заряд на верхушке проводника уменьшится, внешнее электрическое поле внутри проводника уже не будет скомпенсировано и снова начнет двигать электроны проводимости к верхнему концу проводника. Значит, по нему потечет ток. И если нам удастся постоянно удалять избыточные заряды с верхней точки проводника, в нем постоянно будет течь ток. Теперь нам достаточно разрезать проводник в любом, удобном месте и включить туда нагрузку (потребитель энергии) – и электростанция готова.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 08 (148) апрель 2010 года: