Statik elektriği toplamaya yönelik ülke çapında bir çaba Three Gorges Elektrik Santralinin yerini alabilir mi?
Otuz yıl önce şair Bei Dao, korkutucu ünlü bir mısra yazdı:
"Ben ve somut olanlar
El sıkış, bir çığlık "
Bir dizi çığlık atan ve kısa devrede sona eren bu şiire "Elektrik Şoku" deniyor. Kuzey kışında yazılması gerektiği sonucuna varabiliriz.Sibirya iklimlendirme kütlesi Pasifik ılık rüzgarının yerini aldığında, kuru toprak bu çatırtıyı başlattı. Aşk mevsimi: saçları taramak, çatırdamak, süveteri çıkarmak, çatırdamak, kapı kolunu itmek, çatırdamak ...
Günlük statik elektrik felaketi: kazak
Resim kaynağı "Veer Galerisi
Kendinize tekrar tekrar enerji verdikten ve statik elektriği nasıl önleyeceğinizle ilgili başka bir popüler bilim makalesini okuduktan sonra, şunu düşünmüş olmalısınız:
Kaçmanın bir yolu yok, neden statik elektriği toplayıp atıkları hazineye çevirmiyorsunuz? Bir veya iki kişinin çatırdatmasına, elektrik tüketen bir evi desteklemesine ve kuzeydeki insanların birleşip güneyde elektrik üreten Üç Geçit'i değiştirmesine izin verelim mi?
Eski bir ortaokul fizik öğretmeni bize şöyle dedi: Hayal kurmayı bırakın!
Bugün, Çin Bilimler Akademisi'nden bir profesör bize şunları söyledi: Hayaller sadece hayaldir ve vergi yoktur, belki gerçek olur?
Geçmişi gözden geçirip yeniyi öğrenelim ve dinleyelim.
Bölüm 1
Kafam yavaş, beni kandırma
Statik elektriğin azalmasının yaygın nedenleri şunlardır:
Günlük statik elektrik, voltaj on bin volt kadar yüksek olabilir ama akım o kadar küçük ki insanlar bile ölemez Ne tür bir elektrik üretilir? !
Ben de öyle dedim ama sanırım şüpheli:
1. Voltaj neden bu kadar yüksek?
Elektrik santrali bitmiş ve yüksek voltajlı elektrik üretmek için nükleer enerjiyi kullanmak üzere yakılmıştır Uzun pantolonu çıkardığımızda voltaj on binlerce volt mu?
2. Voltaj bu kadar yüksekse, akım neden bu kadar küçük?
Ortaokulda fiziği temelde unutmuştuk, ancak Ohm yasası (I = U / R) hala hatırlıyor: Eğer insan vücudu direnci (R) kesin ise, voltaj (U) ne kadar yüksekse, akım (I) o kadar yüksek olmamalı mı? Üstelik akım küçük olduğu için neden kıvılcımlar çakıp bizi sokabilir?
3. Voltaj bu kadar yüksekse, neden ölmedi?
Ev voltajı 220 volt değil mi? Vücudumuza binlerce on binlerce volt statik elektrik eklenir.
Ortaokul öğretmeninden kapsamlı kağıtlardaki külü tozdan arındırmamıza yardım etmesini istedim.
Bölüm 2
Paçalı donlarda "yüksek voltajlı elektrik"
Önce günlük statik elektrik üretimine bakın.
Sürtünmenin elektrik ürettiği söylenir ama elektrik üreten sürtünme değildir. Farklı malzemelerin yüzeyleri temas halinde olduğu sürece, bir taraftaki elektronların bir kısmı diğer tarafa aktarılacak ve birincisinin pozitif olarak yüklenmesine ve ikincisinin negatif olarak yüklenmesine izin verecek, bu yüzden kesinlikle konuşursak, kontak şarjıdır. Elbette sürtünme ve basınç daha fazla elektron aktarabilir. Bir elektron belirli miktarda elektrik yüküne sahiptir ve toplam elektrik yükü miktarına elektrik miktarı denir ("coulomb" birimi, günlük elektrik kullanımı için "derece" birimindeki "elektrik" anlamından farklıdır).
Günlük sürtünme, malzemeler arasında aktarılan elektron sayısı sınırlıdır, bu nedenle günlük elektrostatik yük çok küçüktür, sadece birkaç mikrocoulomb (seviye 10-6). Ancak voltaj küçük değil, peki neden?
İki cisim, aralarında çok uzak olmayan bir şekilde yüzeyde gerilim oluşturacak şekilde hava ile yüklenir Bu ne tür bir elektriksel bileşen? batarya? jeneratör? Hayır, şarj tutmak için kapasitörler gibiler.
Paralel plaka kondansatörünün şematik diyagramı
(Resim kaynağı: slidesplayer .com )
Bir kapasitördeki voltajın (U), yükünün (Q) mutlak değerinin elektrik tutma kapasitesine (C), yani U = Q / C'ye bölünmesine eşit olduğunu biliyoruz.
Diğer bir deyişle, Güç küçük olsa bile, kapasitans daha küçük ve çok daha küçükse voltaj çok yüksek olacaktır.
Basitçe ifade etmek gerekirse, kışın kuru hava ve sürtünme giysilerinin yalıtımı gibi günlük koşullar altında, insan vücudu ve çevresindeki ortam (halı gibi) tarafından oluşturulan bir kapasitör, yalnızca bin ila yüz pikofarad (seviye 10-9 ila 10-10) kapasitesine sahiptir. Elektrik miktarına bölündüğünde voltaj on binlerce volt kadar yüksek olacaktır.
Peki pil küçükse voltajın yüksek olamayacağını kim söyledi?
Bölüm 3
Akım gerçekten küçük mü?
Günlük elektrostatik deşarja bakın.
Yukarıda bahsettiğimiz günlük şartlar altında vücudumuzda onbinlerce volt statik elektrik var ama vücudumuzun yüzey voltajı temelde aynı ve bizden geçecek akım oluşmuyor, şu anda Ohm kanunu hiç kullanılmıyor.
Şimdi metal kapı koluna dokunalım: yalıtılmamış, bir iletkendir ve sıfır potansiyel olarak kabul edilir.İnsan vücudunda potansiyel bir fark vardır.Akım oluşur ve boşalır ve kıvılcım yanıp söner - not: kıvılcım kapı koluna dokunmadan önce belirir , İkisi arasındaki boşlukta.
Mikroskobik bir bakış açısıyla kapı koluna çok yakınız ... Yaklaşık 1 milimetre ve 3000 voltluk yüksek voltaj ve güçlü elektrik alanı, ikisi arasındaki havayı parçalayabilir ve o anda yalıtılmış havayı bir iletkene çevirerek bir kıvılcım oluşturabilir.
Havaya nüfuz eden tepe akımı küçük değildir. Richman ve ark. 198 Pommerenke ve diğerleri ile 6 yıl 199 6 yıllık makale, bu akımın bir anda 1 ila 3 amper kadar yüksek olabileceğini tahmin ediyor.
Ne kavramı? Bir soketten gelen alternatif bir akım ise, 0.15 amperlik bir akım insan vücudundan 1 saniyeden fazla geçerse, muhtemelen ventriküler fibrilasyona neden olur ve kişi ölür.
Ancak yine de günlük statik elektrik miktarının çok az olmasından kaynaklanmaktadır, tepe akımı çok yüksek olmasına rağmen, anlık deşarjdan sonra insan vücudundan geçmeden akım kaybolur.
Bölüm.4
Öyleyse neden yeryüzünde ölmedi?
Gerilim, akım, güç, direnç, elektrik işi, elektrik enerjisi ... nedir? Bu konu, farklı görüşler ve farklı görüşlerle çevrimiçi ortamda çok yaygındır.
Aslında, eşitsizliğin kökü, elektrik çarpmasının çok karmaşık bir konu olması ve tek kelimeyle tümünün tek kelimeyle ifade edilmesinde yatıyor. Neye dokunduğunuza (değiştirme? Yıldırım?), Nasıl dokunduğunuza (amuda kalkma? Bölmeler?), Nereye dokunduğunuza (çöl? Yüzme havuzu?), Nereye dokunduğunuza (parmak göbeği? Elin arkası? Doğrudan kalbinizle?) ......
Akım, zaman ve ventriküler fibrilasyona neden olma olasılığı arasındaki ilişki
(Uluslararası Elektroteknik Komisyonu)
Günlük statik elektriğin neden insanları öldürmediğine gelince, çok basit. Bunun nedeni pilin çok küçük olmasıdır.
Elektrik küçüktür Gerilim yüksek ve akım tepe noktası büyük olsa bile, ancak deşarj süresi çok kısa (nanosaniye düzeyinde), sürtünmeyle aktarılan yük anında kaçacak ve gerilim ve akım sıfıra düşecektir. Tahminlere göre, küçük kıvılcımlar tarafından salınan elektrik enerjisi her seferinde sadece yaklaşık 0.5 joule veya daha az, sadece 0.06 joule.
Santraller tükeniyor ve yıldırım çarpıyor, sağladıkları elektrik ve elektrik bundan çok daha büyük.
Elbette bu küçük elektrik sadece canınızı yakabilir, ancak yanıcı gazı patlatmak için yeterli, aşağı bir ceketi havaya uçurmak küçük bir şey ve fabrikada oldukça korkutucu.
Bölüm 5
Ev elektrik tüketimini tatmin ediyor musunuz? Three Gorges Güç İstasyonu değiştirilsin mi?
İşte bazı "saçma" hesaplamalar:
Kışın, kuzeydeki insanların günde 20 kez "soktuğunu", yani 20 küçük görünür ve duyulabilir statik kıvılcım çıktığını varsayalım (bu kesin değil).
Bırakılan enerjinin% 100 toplanabileceğini varsayalım (bu imkansızdır).
Yani, küçük kıvılcım başına 0,5 joule'e göre, Kişi başına günlük ortalama elektrostatik enerji üretimi 10 joule, aylık elektrik üretimi ise 0,0000833 derecedir.
Ulusal Enerji İdaresi'nden yapılan hesaplamalara göre, 2017 yılında kentsel ve kırsal bölge sakinlerinin ortalama aylık elektrik tüketimi kaçtı?
53 derece, emmmmm .......
Bölüm.6
Birlik olmaya ne dersiniz?
Ulusal İstatistik Bürosu'nun tahminlerine göre, 2010 yılında kuzey Çin'in nüfusu 560 milyondu. Bu nedenle, tüm kuzey halkı için statik elektrik üretimi 5,6 milyar jul , Her çeyrekte ortalama enerji üretimi 140.000 derece.
Three Gorges Group'un hesaplamalarına göre, Three Gorges Power Station'ın 2017'de ortalama üç aylık elektrik üretimi neydi?
24.4 milyar derece . Hayal kurmayı kes!
Eğer değilsen ...
Resim kaynağı: https://cn.bing .com
Bölüm.7
Neden bu kadar az miktarda günlük statik elektriğe ihtiyacınız var?
Lütfen yukarıdaki şaka hesaplamasında sadece insan sürtünmesinin oluşturduğu küçük ve mantıklı kıvılcımları dikkate aldığına dikkat edin, ancak günlük hayatta ve doğada çok fazla sürtüşme var. Daha verimli kullanılırsa, Three Gorges Power Station'ın yerini alabilir.
Bu, Çin Bilimler Akademisi Nano Enerji ve Sistemler Enstitüsü müdürü Profesör Wang Zhonglin tarafından söylendi.
o Sürtünmeli nano jeneratör (TENG) yapmak Dağın açılması.
"Dünyanın en küçüğü" olarak bilinen bu tip jeneratör, küçük ölçekli ve düzensiz mekanik enerjiyi toplamada ve elektrik enerjisine dönüştürmede iyidir.
Teknoloji sıçramalar ve sınırlarla geliştirilebilirse, Deniz Sürtünme gücü üretimi. 200km × 200km × 5m derinliğindeki deniz suyu nanomalzemeleri ovuşturuyor, böylece Three Gorges Power Station'ın güç üretimi fırtınalı dalgalar olmadan toplanabiliyor.
Daha küçük, Kendi kendine giden giyilebilir küçük sensör olarak kullanılabilir . İnsan nabız titreşimini kullanarak, sürtünme nanomalzemeleri elektrik enerjisi toplayabilir, kan basıncını, EKG'yi, kalp seslerini vb. İzleyebilir. 2017 yılında Pekin'deki iki hastane buna göre ortak araştırma ve geliştirmeye başladı.
Ortada, nanomalzemeler ile birlikte yukarıda bahsedilen çeşitli günlük statik elektrik, gelecekte toplanabilir ve dönüştürülebilir.
Bekleyebilir ve görebiliriz ve göz kırpma, hıçkırık, geğirme ve çatırdama ile elektrik üreten makinelerin erken sanayileşmesini dört gözle bekleyebiliriz.
Yapımcı: Popüler Bilim Çin
Üretim: No.16 Yinhe Yol Takımı
Yapımcı: Bilgisayar Ağı Bilgi Merkezi, Çin Bilimler Akademisi
(Bu maddede belirtilen görsellere yetki verilmiştir)
Bu makale "China Popular Science Expo" nun (kepubolan) resmi hesabından gelmektedir, lütfen resmi hesabın kaynağını belirtin
Editör: Tim
