可以利用地球的磁場來發電,或者來驅動汽車嗎?

hsjjc


地磁場是指地球內部存在的天然磁場。地磁場覆蓋數萬公里厚的地球周圍空間。其主要作用是屏障太陽風所挾帶的帶電粒子,保護地球生物免受太陽風粒子的傷害。包括基本磁場和變化磁場兩個部分。基本磁場就是地球內部地磁場,屬於穩定的靜磁場。變化磁場是指地磁場的各種短期變化,相對比較微弱。如果用來發電主要是指基本磁場。地磁場強度大約是0.5-0.6高斯,也就是5-6×10∧-5特斯拉。

發電的基本原理是把其他形式的能轉化為電能。例如,水力發電機械能轉化為電能;火電是燃料的化學能轉化為內能,再轉化為電能。磁流體發電是內能直接轉化為電能。風能發電,機械能轉化為電能等等。所以

第一,從能量的轉化角度來說,利用單一的地磁場無法獲得電能,必須消耗其它形式的能,才能獲得電能。其他形式的能轉化為發電機轉子的動能,除非風能,其它都要複雜的機械設備。

第二,從發電的效率來看,由於地磁場比較弱,要獲得一定高的電壓,必須消耗更多的其他形式的能,線圈等設備也很龐大,這叫“得不償失”。

第三,地球的磁場並不是勻強磁場,得到的電流不是穩定的電流,在實際應用中,價值不是很大。更不用說來驅動汽車了。(下圖是20根導線切割磁感線產生的電流值0.16mA)

第四,根據法拉第電磁感應定律E=nΔΦ/Δt(普適公式)E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率,或者 E=BLV,垂直切割磁感線運動,L:有效長度(m)。 地磁場的強度大約是0.5-0.6高斯,也就是5-6×10∧-5特斯拉。產生12V的電壓,所需要的線圈匝數比三峽發電機的線圈匝數還要大得多,龐大的線圈驅動動能從哪裡來?


理性科普者


“可以利用地球的磁場來發電,或者來驅動汽車嗎?”,當然可以發電,但是相比與傳統的發電機發電,利用地磁場發電根本沒有實用價值。

電磁感應

雖然人類從誕生之日起,電與磁這些現象就一直常伴左右,但是直到十九世紀,人類才逐漸摸清了電磁之間的聯繫。現代社會的方方面面都和電離不開關係,而電能的產生離不開電磁感應定律。

說到電磁感應定律肯定離不開法拉第,但是歷史上第一個發現電磁感應現象的卻是另一個科學家,他就是約瑟夫·亨利。雖然亨利比法拉第提前一年(1830年)發現了電磁感應現象,但是卻並沒有及時的發表論文與專利,因此電磁感應現象的發現也就歸功於法拉第了,不過是金子總會發光,在後來的科學研究中他又發現了自感現象,並於1835年發表瞭解釋自感現象的論文,順便提一下,自感的單位就是亨利(H)。

電磁感應現象是指磁通量變化產生感應電動勢的現象。我們可以回憶一下中學階段關於電場感應的實驗:把閉合電路的一部分導體放置於磁場中,讓這部分導體在磁場中做切割磁感線運動,此時我們可以利用電錶檢測到電路中產生了電流。感應電動勢的大小可以通過公式E=BLVsinθ求的,其中B為電磁場強度、L為導體在磁場中的長度、V為導體切割磁感線速度、θ為導體運動方向與磁場方向的夾角。在這個實驗中,導體切割磁感線本質上就是改變磁通量。

利用地球磁場來發電

就像上文中的實驗一樣,我們也可以用閉合電路的一部分導體去切割地球磁場來發電,而且歷史上已經有團隊為我們做過相關的實驗了。

1992年7月亞特蘭提斯號航天飛機在太空進行了一場不同尋常的任務,既驗證“拴系衛星系統(TSS)”的可行性,當然對於本題來說我們需要關注其中的“太空懸繩發電”內容。由於資料較少,該實驗大致是這樣的,既航天飛機在赤道上空自西向東飛行,用一根二十千米長的金屬繩與衛星相連,航天飛機與衛星和地心在一條直線上,整個系統由航天飛機放入電離層的金屬絲構成閉合迴路,實驗過程中科學家發現金屬繩上產生了大約3A的電流。由此可見,利用地球磁場發電是可行的。

總結

綜上所述,利用地球磁場來發電是可以的,只要滿足閉合迴路中磁通量變化,就可以利用地球磁場發電,但是地磁場強度很弱, 即使最強的兩極地區其強度不到10^-4特斯拉,,相較於我們傳統的發電方式,利用地磁場發電並沒有實用價值。

感謝瀏覽,我是漫步的小豆子。


漫步的小豆子


題主提出的問題本身就有問題,眾所周知,但凡是發電都要消耗能源。風力發電風是能源,火力發電,無論燒的是煤、燃氣還是石油,都是能源,核能發電核材料是能源,水力發電高位水具有重力勢能,生物發電,比如電鰻,它吃的食物具有能量,太陽能發電,陽光具有能量,還有潮汐發電、波浪發電等等也都是需要能量,而地球磁場不是能源,如何利用地球磁場發電?先甭說地球磁場微弱至極,就是給你任意多的比地球磁場強度強上幾千倍的釹磁鐵,你也發不了電,因為磁場不是能源。當然你說只是用地球的磁場的磁感線,能量單另提供,比如火力,那就得消耗比人工磁場多成百上千倍的材料和能量,這是不可能的事。


用戶3372871735244


可以利用地球的磁場來發電,或者來驅動汽車嗎?

●不可以!異想天開,腦洞大開。因為地球人類目前的科技手段還無法制造這種結構的發電機。即便是生產出類似的發電機的線圈繞組,它在地球磁場中無法切割磁力線,而無法產生感應電動勢。再者,地磁中的磁感應強度B值太微弱。

●雖然地球是一個大磁體,為橢圓型結構,在其周圍形成的磁場,即表現出磁力線作用。然而地球磁場並非恆古不變,它的南北曾經位置對換過。


●另外,從物理學角度分析磁場中某點的磁感應強度B是客觀存在的,與是否放置通電導線無關,定義式F=BIL中要求一小段通電導線應垂直於磁場才行,如果平行於磁場放置,則力F為零。其中,α是流過單位長度的電流。電感的基本單位為:亨(H) 。 磁場強度基本單位為:安/米(A/m)。 磁通量的基本單位為:韋伯(Wb)。 磁感應強度的單位為:特斯拉(T)。 關係: 磁能:W=LI^2/2 L:自感係數,單位:亨, I:電流,單位:安。


磁場強度和磁感應強度均為表徵磁場磁場強弱和方向的物理量. 磁感應強度是一個基本物理量,較容易理解,就是垂直穿過單位面積的磁力線的數量.磁感應強度可通過儀器直接測量.磁感應強磁場的基本物理量被稱為磁感應強度B。

磁場B在數值上等於垂直於磁場方向長1 m,電流為1 A的直導線所受磁場力的大小。 B= F/IL ,(由F=BIL而來)。 注:磁場中某點的磁感應強度B是客觀存在的,與是否放置通電導線無關,定義式F=BIL中要求一小段通電導線應垂直於磁場放置才行,如果平行於磁場放置,則力F為零 。


知足常樂0724


地磁太太弱,連個玩具車也帶不了啊![我想靜靜]


海闊天豐3


目前的科學水平還遠遠不行,地磁強度太小,就好比想讓螞蟻拉火車


分享到:


相關文章: