Атмосферное электричество — Энергетика и промышленность России — № 09 (317) май 2017 года — WWW.EPRUSSIA.RU
http://www.eprussia.ru/epr/317/5390484.htm
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 09 (317) май 2017 года
О том, что электричество можно добывать из атмосферы, люди задумывались давно. Молнии, «огни святого Эльма», наглядно демонстрировали, что электричество в воздухе есть. Вопрос, как его добыть и можно ли его использовать в практических целях?
Одним из первых проводил опыты с воздушным электричеством Бенджамин Франклин – ученый и политический деятель, знакомый нам по портрету на стодолларовой купюре. Он изучал природу молний, запуская воздушного змея в грозу. Кстати, именно он изобрел громоотвод, конструкция которого практически не изменилась до наших дней, и ряд электростатических моторов.Одновременно подобные опыты проводились и в других странах. Так, например, в России был убит молнией сподвижник Ломоносова Георг Рихман, когда в воздух поднимали провода, чтобы продемонстрировать, что электричество накапливается в облаках.
Земля – конденсатор
Сейчас природа атмосферного электричества достаточно хорошо изучена. Однако попытки использовать ее на благо человечества не прекращаются. Что вполне понятно: задачи получения «бесплатной» энергии волновали людей всегда.Земля – хороший проводник электричества. Как и верхний слой атмосферы – ионосфера. Нижний же слой атмосферы обычно не проводит электричество, является электрическим изолятором. По сути – диэлектриком. Таким образом, планета и слои атмосферы являются огромным конденсатором, способным накапливать электроэнергию, подобно электрическому полю. Гигантский конденсатор постоянно заряжается в одних регионах и разряжается в других, создавая глобальный электрический контур. Таким образом, вероятно, вполне возможно создать атмосферную электростанцию, чтобы получать электричество из воздуха.
В нижних слоях атмосферы Земли идут интенсивные процессы испарения, переноса тепла и влаги, образования облаков, сопровождающиеся явлениями электризации.
Молнии и осадки также переносят к земле отрицательный заряд. В результате, у поверхности Земли напряженность электростатического поля достигает 100‑150 В / м летом и до 300 В / м зимой. Перед грозой регистрируют напряженность поля до десятков киловольт на метр и выше! Мы почти не чувствуем этого поля просто потому, что воздух – хороший изолятор.
Таким образом, в вероятности, вполне возможно создать атмосферную электростанцию, чтобы получать электричество из воздуха.
Станция из воздушных шаров
Как могла бы выглядеть атмосферная электростанция? Один из возможных способов ее создания состоит в запуске в атмосферу группы высотных воздушных шаров, способных притягивать электричество. Эти шары соединяются электропроводами, которые также закрепляют их на земле в резервуарах, содержащих раствор воды и электролита. Если такой шар поднимется до нижних ионизированных слоев атмосферы, постоянный электрический ток потечет по проводу через растворенный электролит, что приведет к разложению воды на водород и кислород.
Эксперименты с аэростатами, изготовленными из тонких листов магниево-алюминиевого сплава, покрытого очень острыми, электролитическим способом изготовленными иглами, провел в Финляндии доктор Герман Плаусон. Иглы содержали также примесь радия, чтобы увеличить местную ионизацию воздуха. Поверхность аэростата также красили цинковой амальгамой, которая в солнечную погоду давала дополнительный ток вследствие фотоэффекта.
Плаусон получил мощность 0,72 кВт от одного аэростата и 3,4 кВт от двух, поднятых на высоту 300 м. На свои устройства он в 1920‑х гг. получил патенты США, Великобритании и Германии. Его книга «Получение и применение атмосферного электричества» содержит детальное описание всей технологии.
Доводы скептиков
Но действительно ли запасы электричества Земли велики?По мнению скептиков, множество проектов по использованию электрического поля планеты опираются на совершенно мифические механизмы отбора энергии от глобального конденсатора.
Для начала стоит заметить, что возникают противоречия в подсчете емкости конденсатора, образованного поверхностью Земли и ионосферой (расхождение результатов – более чем в 1000 раз!).
Земной конденсатор заряжен до напряжения приблизительно 300 кВ, причем поверхность Земли имеет отрицательный заряд, а ионосфера – положительный. Напряженность поля между «обкладками» такого конденсатора составляет 120‑150 В / м у поверхности и резко падает с высотой.
Как у всякого конденсатора, в нем имеются токи утечки. Эти токи очень малы. Но пересчет на всю поверхность Земли дает суммарный ток утечки около 1800 А. А электрический заряд Земли оценивается в 5,7×105 степени кулон. То есть земной конденсатор должен разрядиться всего за 8‑10 мин.
На практике мы подобной картины не наблюдаем. Значит, существует некий природный генератор, мощностью более 700 МВт, компенсирующий потерю заряда системы Земля – ионосфера.
Современная наука оказалась бессильной объяснить механизмы подзарядки конденсатора.
На сегодня существует более десяти гипотез, описывающих механизмы и процессы поддержания постоянного заряда Земли. Но экспериментальная проверка и уточненные расчеты показывают недостаточность количества вырабатываемых зарядов для поддержания стабильного значения поля Земли.
В числе кандидатов на генераторы зарядов рассматривались грозы, циркуляция токов в расплавленной мантии Земли, поток частиц от Солнца (солнечный ветер). Выдвигалась даже экзотическая гипотеза о существовании природного МГД генератора, работающего в верхних слоях атмосферы. Но сегодня наука точно не знает, откуда восполняются заряды природного конденсатора. Возможно, каждый из перечисленных механизмов дает свой вклад в пополнение заряда земного накопителя.
Попытки использовать напряженность поля Земли в утилитарных целях предпринимались более двух веков. Лучшее достижение – уже упомянутые конструкции с использованием аэростатов – позволили получить мощность около 1 кВт, а современные, реально работающие схемы позволяют лишь запитать маломощный светодиод или подзарядить мобильный телефон.
Дело в том, что проводимость атмосферного воздуха составляет только 10–14 степени Сименс / метров. Отобрать от столь высокоомного источника заметную мощность просто невозможно. Для этого детали «генератора» должны иметь более надежную изоляцию – иначе он быстро «закорачивается».
Воздушная электроэнергия
Однако доводы скептиков не останавливают экспериментаторов.По их мнению, высокая разность потенциалов между поверхностью Земли и ионосферой приводит к формированию мощного электрического поля в тропосфере и стратосфере. Заряд в этом суперконденсаторе поддерживается за счет солнечного излучения, космических лучей, а также радиоактивности земной коры. Все эти излучения взаимодействуют с магнитным полем Земли и атомами в верхних слоях атмосферы, пополняя заряд суперконденсатора.
Постоянный заряд атмосферного суперконденсатора составляет от 250 000 до 500 000 В, что сопоставимо с напряжением высоковольтных электрических линий. Однако разница электрических потенциалов поверхности Земли и атмосферы – это постоянный ток, а не переменный.
Общее среднее значение силы тока, протекающего через атмосферный суперконденсатор, только в результате гроз составляет 1500 А (по два ампера на каждую из 750 гроз). Электрическая мощность в ваттах составляет произведение силы тока в амперах на напряжение в вольтах. Приведенные выше цифры означают, что земная атмосфера постоянно рассеивает несколько сотен миллионов ватт электроэнергии. Этой мощности хватает на полное пиковое обеспечение электроэнергией среднего города.
Преимущества и недостатки атмосферных электростанций
В качестве преимуществ отмечаются следующие факторы:• земельно-ионосферный суперконденсатор постоянно подзаряжается с помощью возобновляемых источников энергии – солнца и радиоактивных элементов земной коры;
• атмосферная электростанция не выбрасывает в окружающую среду никаких загрязнителей;
• атмосферная электростанция способна вырабатывать энергию постоянно, если поддерживать шары в воздухе.
Недостатки:
• атмосферное электричество, как и энергию солнца или ветра, трудно запасать. Его необходимо либо использовать сразу же, на месте получения, либо преобразовывать в любую другую форму, например в водород;
• значительная разрядка земельно-ионосферного суперконденсатора может нарушить баланс глобального электрического контура. В этом случае последствия для окружающей среды будут непредсказуемы;
• воздушные шары необходимого размера сложно обслуживать и поддерживать на необходимой высоте. Кроме того, они могут представлять опасность для авиации;
• общее количество электроэнергии, которую можно получать из атмосферы, ограничено. В лучшем случае атмосферная энергетика может служить лишь незначительным дополнением к другим источникам энергии.
Если атмосферная электростанция когда‑либо будет построена, то наиболее вероятным местом ее расположения окажется некий островок в океане, а воздушные шары будут крепиться к земле двумя-тремя проводами.
Попытка соорудить ее в жилом месте может привести к значительным разрушениям (например, во время торнадо).
Также читайте в номере № 09 (317) май 2017 года:
- Компьютерные игры – «пожиратели» электроэнергии?
Традиционно в качестве энергоемких бытовых потребителей принято рассматривать такие крупные устройства, как холодильник, морозильная камера, электроплита или стиральная машина. Потребление компьютеров принято считать относительно не…
- Уникальные турбины с локализацией в России
Локализация по всем направлениям – приоритетная задача, заявляют в «Сименс Технологии Газовых Турбин» (СТГТ). Здесь не просто делают качественные и надежные турбины, СТГТ реализует комплексную программу локализации, от создания самой т…
- Понять специфику, узнать людей, увидеть различия
В компании «Энел Россия» с 2009 г. работает корпоративная программа «Мобильность», нацеленная на профессиональное развитие специалистов, обмен знаниями и опытом, межкультурное взаимодействие, а также распространение ценностей компании и п.
.. - Электризация пшеницы по Тесле
В минувшем году мир отметил 160‑летие со дня рождения выдающегося ученого в области электротехники Николы Теслы. Его изобретательское наследие помогло специалистам из Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства разработать ре…
- Я смог поэтапно отследить деятельность всей энергетической компании
Интересные перспективы могут ожидать тех, кто просто увлекается изучением нового иностранного языка. По такой «формуле» директор по эффективности производства ПАО «Энел Россия» Андрей Подсвиров попал в Италию. …
..
Смотрите и читайте нас в
Рассказ об электричестве детям
В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Что же такое электричество, всегда ли люди знали о нём?
Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно.
Скажите, как можно обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе.
Этот волшебник – электричество. В чём же заключается суть электричества? Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это вещество, способное проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток частиц выполняют определённую работу.
Это явление называется «электрический ток». Силу электрического тока можно измерить. Единица измерения силы тока — Ампер, получила своё название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя ученого-физика – Андре Ампер.
Открытие электрического тока и других новшеств, связанных с ним, можно отнести к периоду: конец девятнадцатого — начало двадцатого века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры.
Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга.
Вернёмся ещё раз к определению электрического тока. Ток – направленное движение заряженных частиц. Если мы имеем дело с металлом, то заряженные частицы – это электроны. Слово «янтарь» по-гречески – это электрон.
Таким образом, мы понимаем, что всем нам известное понятие «электричество» имеет древние корни.
Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник. Ставим подогревать пищу в микроволновую печь. Пользуемся лифтом. Едем в трамвае, разговариваем по сотовому телефону. Трудимся на промышленных предприятиях, в банках и больницах, на полях и в мастерских, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.
Как и многое в нашей жизни, электричество, имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Электрический ток, как волшебника-невидимку, нельзя рассмотреть, учуять его по запаху. Определить наличие или отсутствие тока можно только, используя приборы, измерительную аппаратуру. Первый случай поражения электрическим током со смертельным исходом был описан в 1862 году. Трагедия произошла при непреднамеренном соприкосновении человека с токоведущими частями. В дальнейшем случаев поражения электрическим током произошло немало.
Электричество! Внимание, электричество!
Этот рассказ об электричестве – для детей. Но, само по себе, электричество — понятие далеко не детское. Поэтому, хотелось бы и в этом рассказе обратиться к мамам и папам, бабушкам и дедушкам.
Уважаемые взрослые! Рассказывая об электричестве детям, не забудьте подчеркнуть, что ток – невидим, а потому особенно коварен. Что не нужно делать взрослым и детям? Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам и электрокомплексам.
Недалеко от линий электропередач, подстанций не останавливайтесь на отдых, не разводите костров, не запускайте летающие игрушки. Лежащий на земле провод может таить в себе смертельную опасность. Электрические розетки, если в доме маленький ребёнок, – объект особого контроля.
Главное требование, предъявляемое к взрослым — не только самим соблюдать правила безопасности, но и постоянно информировать детей о том, насколько может быть коварен электрический ток.
Заключение
Физики «дали доступ» человечеству к электричеству. Ради будущего учёные шли на лишения, тратили состояния, чтобы вершить великие открытия и дарить результаты своих трудов людям.
Будем бережно относится к трудам физиков, к электричеству, будем помнить о той опасности, которую оно потенциально несёт в себе.
Басню про электричество можно посмотреть здесь
Автор рассказа: Ирис Ревю
Все об электричестве — Все обо всем, Все об атомах, Текущее электричество, Удар!, + и -, Статическое электричество, Противоположности притягиваются
Итак, электричество заставляет свет светиться, когда вы включаете выключатель.
Чтобы понять почему, нам нужно взглянуть на мельчайшие частицы материи, из которых состоит наш мир.
Все обо всем
Все вокруг нас состоит из материи . Материя состоит из крошечных атомов . Представьте, что вы разрываете кусок алюминиевой фольги пополам. Он все еще выглядит как фольга. А теперь представьте, что вы разрываете его на тысячи кусочков, которые можно увидеть только в микроскоп. Эти части называются атомами.
Основные части атома.
АТОМЫ
Атомы настолько малы, что их можно увидеть только в микроскоп. На одной булавочной головке их миллион!
Все об атомах
Каждый атом имеет центр, называемый ядром. Ядро состоит из крошечных частей или частиц. Они называются протонов и нейтронов . Вокруг ядра находится больше частиц. Это электронов . Каждый электрон имеет электрический заряд. Они перескакивают с атома на атом, создавая электрический ток. Каждую секунду требуется движение около шести миллиардов электронов, чтобы зажечь лампочку!
Ток Электричество
Электроны движутся или прыгают от атома к атому.
Это создает поток электрического заряда. Этот поток называется током.
Иногда электрический заряд может накапливаться в одном месте. Это называется статическое электричество . Когда электрический заряд течет из одного места в другое, это называется текущим электричеством. Текущая электроэнергия производится на электростанциях и течет по проводам и кабелям. Это дает питание электрическим продуктам или приборам вокруг вашего дома.
Поток электронов, перескакивающих с атома на атом, создает электрический ток.
Бум!
Свет, тепло или химическая реакция могут заставить электроны двигаться от одного атома к другому. Когда электроны ударяются от атома к атому, они создают электрический поток. Электрический ток проходит по пути, подобному круговой беговой дорожке, называемой цепью .
Представьте себе ряд костей домино. Один падает и сбивает других, одного за другим. Аналогичным образом перескакивают электроны с атома на атом.
+ и —
Протон имеет положительный заряд. Это показано как символ +. Электрон имеет отрицательный заряд. Это показано как символ -. Неравное количество положительных или отрицательных зарядов создает электрический заряд.
Когда отрицательно заряженных электронов больше, чем положительно заряженных протонов, возникает электрический заряд.
Положительные и отрицательные заряды на воздушном шаре и волосах девушки притягиваются друг к другу.
Статическое электричество
Вы когда-нибудь терли воздушный шар о свитер? Воздушный шар прилип к свитеру? Это вызвано статическим электричеством. Он собирается на поверхностях некоторых материалов, когда они трутся друг о друга. Положительные заряды одного материала притягивают отрицательные заряды другого. Это создает статическое электричество. Когда снова будет равное количество зарядов, воздушный шар падает.
Противоположности притягиваются
Два объекта с большим количеством положительно заряженных частиц (протонов) встречаются.
Вы увидите, как частицы пытаются оттолкнуть друг друга. Объекты с противоположными зарядами (протоны и электроны) притягиваются друг к другу. Это потому, что разные заряды пытаются уравновесить друг друга. Если расчесывать волосы в сухой день пластиковой расческой, расческа притягивает электроны. Это оставляет ваши волосы со слишком большим количеством протонов. Каждая прядь волос будет стараться отдалиться от других!
Как это работает
Пройдитесь по ковру. Ваша обувь будет собирать отрицательные электроны. Они свистят вокруг вашего тела в поисках положительных протонов. Затем вы прикасаетесь к металлической дверной ручке. Электроны притягиваются к протонам в металле. Когда они перепрыгивают через металл, это производит крошечный удар током.
ФОТОКОПИРОВЫЙ АППАРАТ
Статическое электричество используется в копировальных аппаратах. Внутри машины положительно заряженные частицы притягивают частицы черного пороха. Черный порошок используется для копирования изображения.
Молния
Ненастный день. Вспышка молнии, которую вы видите, представляет собой огромную искру электричества. Молния создается притяжением противоположных зарядов. Это та же самая сила, которая создает статическое электричество. Когда электроны вращаются внутри облака или к земле, они нагревают воздух вокруг себя. Это создает свечение, которое мы видим как молнию. То, что вы видите, это путь электричества.
Вспышка молнии содержит достаточно энергии, чтобы зажечь 100-ваттную лампочку в течение трех месяцев!
Молния притягивается к проводникам (на самом высоком здании в центре этой фотографии). Тогда молния избегает попадания в близлежащие здания и людей в этом районе.
Открытие
Бенджамин Франклин (1706–1790) — американский изобретатель. Он обнаружил, что молния представляет собой гигантскую электрическую искру. Во время шторма он запустил воздушного змея с металлическим ключом на конце тетивы. Молния слетела по струне и создала искру на ключе.
Затем Франклин изобрел громоотводы. Это металлические полосы, построенные на зданиях. Они безопасно переносят молнии на землю.
ЭНЕРГИЯ ВО ВСПЫШКЕ
Эксперимент Бенджамина Франклина с воздушным змеем был опасен. Вы никогда не должны пробовать это. Молния всегда ищет кратчайший путь на Землю. Он будет проходить через любой материал, через который может проходить электричество. В том числе и человеческие тела.
Все об электричестве и магнетизме
Магнетизм — невидимая сила. Некоторые материалы дают это. Магнитная сила иногда используется вместе с электричеством. Его используют для изготовления электродвигателей. Они обеспечивают мощность для многих машин и инструментов, которые мы используем.
Магнетизм
Магнит притягивает к себе материалы, содержащие железо и никель. Каждый магнит имеет северный полюс и южный полюс. Противоположные полюса притягиваются друг к другу.
Эти железные опилки притягиваются к магниту.
Электромагниты
По проводу проходит электрический ток.
Он создает магнитное поле. Оберните проволоку вокруг железного стержня. Теперь, когда ток проходит через провод, магнитное поле становится сильнее. Это называется электромагнит. Он работает так же, как и другие магниты. Но есть одно большое отличие. Вы можете остановить ток в электромагните. Затем отключается и магнитное поле.
Электродвигатели
Электродвигатель использует электромагнит. Он использует магнетизм для преобразования электрической энергии в механическую. Это сила, которая заставляет вещи двигаться. В двигателе магнит расположен рядом с электромагнитом. Два магнита реагируют. Создается толкающее и тянущее движение. Это заставляет вращательное движение работать двигатель.
Некоторые поезда плывут над магнитным полем. Электромагниты запускают и останавливают поезд.
Что такое электричество? – EWT
Background
Электричество определяется как наличие заряда, который лучше рассматривать как поток заряженных частиц (например, электроны, протекающие по проводу).
Энергия этих частиц в движении может быть преобразована в другие формы энергии, такие как создание света в лампе, воспроизведение звука из стереосистемы или подъем людей в лифте. Чтобы понять электричество, обратимся к атому. При достаточной энергии сила заставляет электрон покинуть атом.
Когда эта сила (называемая напряжением ) действует на многие атомы, несколько электронов создают поток, называемый током . Электроны могут перемещаться между атомами, заставляя следующий электрон покинуть атом, продолжая процесс электронного потока.
Фото: Iamtechnical.com В процессе электроны могут столкнуться с атомами, что называется сопротивлением . Это вызывает вибрацию атома, которая измеряется как температура (тепло). Связь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R) была установлена Георгом Омом в 1827 году и стала известна как закон Ома. Это просто V=IR. Для определения мощности (P) электричества используется дополнительное уравнение, которое просто равно P=VI.
Сила, вызывающая движение электрона, — это электромагнитная сила. Хотя электрическую силу частиц можно рассчитать с помощью закона Кулона, этот закон не может объяснить, как электрическая энергия может быть преобразована в другие формы энергии. Например, как сила нескольких электронов (с зарядом) может быть преобразована для перемещения объекта (с массой)? Поскольку заряд и масса — разные единицы, в настоящее время нет способа смоделировать или объяснить, как электричество может быть преобразовано в другие формы… но мы знаем, что это возможно.
Объяснение
Электричество – это движение электронов Все движение – это движение частиц. Будь то движение электронов в проводнике (электричество), движение автомобиля или вращение Земли, все это можно проследить до частиц. Итак, когда законы физики применяются к одному движущемуся электрону, а затем берется сумма для общего вклада всех электронов, мы можем увидеть, как можно использовать электричество и преобразовывать его в любой тип энергии.
Новое определение электрических измерений
Чтобы объяснить и понять, как электричество может быть преобразовано в другие формы энергии, нам нужно понять, как оно измеряется. Отдельный электрон никогда не измеряется, вместо этого он представляет собой совокупность электронов. Свойства электричества можно переписать теперь, зная принципы EWT, в частности, что заряд частицы представляет собой конструктивные и деструктивные волны, измеряемые как амплитуда (другими словами, кулоны заменены метрами в качестве единиц СИ). Обратитесь к фундаментальным физическим константам, которые были переписаны, когда заряд (C) равен расстоянию (м).
- Напряжение – Измерение силы между двумя точками
- Ток – Измерение средней скорости электрона
- Сопротивление – Измерение потока массы в заданный период времени
Новые электрические единицы
Простой переход от заряда к расстоянию в единицах позволяет связать электрические уравнения с неэлектрическими уравнениями.
Новые стандартные единицы СИ приведены ниже и сравниваются с единицами механики.
Связь закона Ома со вторым законом Ньютона
Теперь мы можем понять, как можно преобразовать электричество для перемещения объекта массой (m). Давайте начнем сначала с примера, использующего 2-й закон Ньютона и то, как его можно использовать для расчета силы (F=ma) и скорости (v=at) двух падающих на Землю тел массой 1 кг каждый (ускорение округляется до 10 м/с 2 для простоты). Тот, что слева, падает на 2 секунды. Тот, что справа, останавливается объектом через 1 секунду.
2-й закон Ньютона – F=ma В приведенном выше примере с использованием законов Ньютона вычисляется следующее: Теперь давайте сравним это с двумя электронами в проводе с напряжением 10 В. При наличии силы электроны будут двигаться. Некоторые электроны могут столкнуться с атомом и остановиться. Как и в приведенном выше примере с шарами, электрон слева движется в течение 2 секунд без столкновения. Электрон справа сталкивается с атомом через 1 секунду. Независимо от столкновения, сопротивление измеряется массой, перемещающейся за заданный период времени. В приведенном выше примере следующие расчеты выполняются с использованием новых определений EWT и Закон Ома: Они идентичны! Скорости каждого шарика/электрона и их средние значения абсолютно одинаковы. Когда частицы рассматриваются в классических терминах, а заряд заменяется амплитудой волны, закон Ома аналогичен второму закону Ньютона. Думаете, это был просто трюк с этими цифрами? Попробуйте добавить больше электронов или другие свойства из примера, и это всегда будет соответствовать законам Ньютона. Физика действительно действует по одному набору законов для объектов от наименьшего до наибольшего размера. Электричество — это движение многих, многих электронов. Хотя приведенный выше пример иллюстрирует, как можно объединить законы физики, мы не можем измерить электроны по отдельности. На самом деле мы измеряем среднюю скорость электронов (ток) и общую массу электронов, путешествующих за весь период времени (сопротивление). Это совокупность электронов. Общее сопротивление равно сумме всех масс, деленной на сумму всех времен. Уравнение полного сопротивления, используя числа примеров выше, будет сопротивлением 2/3 Ом (кг/с). Ток – это средняя скорость всех электронов. Уравнение средней скорости, используя приведенные выше примеры, будет представлять собой ток 15 ампер (м/с). Таким образом, мы измеряем сбор электронов в этом проводе и вычисляем напряжение по закону Ома при силе тока 15 ампер и 2/3 Ом, чтобы получить 10 вольт. Когда мы изменяем единицы заряда, мы можем понять, как мощность передается от электричества к механическим системам (или другим системам). Движение электронов содержит энергию, которая затем передается движению других частиц (атомов). Мощность — это энергия в течение заданного периода времени. Одним из способов представления силы является способность ускорять массу на заданное расстояние (энергию) за заданное время. Например, с помощью электроэнергии можно поднять ребенка массой 15 кг против силы тяжести (а=10 м/с 9).0201 2 ) на расстояние 1 метр за одну секунду, как показано ниже. Для этого требуется мощность 150 Вт. Основы преобразования электрической энергии в механическую известны уже много лет, иначе у нас не было бы работающих эскалаторов и лифтов. Но понять и смоделировать преобразование с помощью уравнений было невозможно из-за разницы в единицах измерения. Теперь взаимосвязь между законом Ома и вторым законом Ньютона позволяет объединить уравнения в значениях и единицах измерения. Используя числа из приведенных выше примеров, преобразование мощности показано равным (включая единицы). Механическая мощность (P м ) и электрическая мощность (P e ) соответствуют расчетным 150 Вт. Электричество — это движение заряженных частиц, таких как электрон.
Для простой математики предположим, что электрон весит 1 кг (это проще, чем вычисление веса шаров в приведенном выше примере 9).×10 -31 кг (масса электрона).
формулу ниже)
