Potențialul electric al atmosferei terestre

Echipamente electrice: Bazele

Potențialul câmpului electric al atmosferei Pământului

câmp electric elementar al Pământului

corp ceresc, numit Pământul are o sarcină electrică care creează un câmp electric naturală a Pământului. Una dintre caracteristicile câmpului electric - acest potențial, și câmpul electric al Pământului este, de asemenea, caracterizat prin potențialul. Se poate spune, de asemenea, că, în plus față de câmpul electric natural are un curent natural și continuu (CC) a planetei Pământ. gradient de potențial Pământ distribuit de la suprafață spre ionosfera. Pe vreme bună pentru atmosfera de câmp electric static este de aproximativ 150 de volți pe metru (V / m) in apropiere de suprafața Pământului, dar această valoare scade exponențial cu creșterea înălțimii de până la 1 V / m sau mai puțin (la 30 km). Motivul este de a reduce gradientul în atmosferă, inclusiv creșterea conductivității.

Dacă purtați haine din izolator bun, este un izolator excelent, cum ar fi haine făcute din nailon și cauciuc pantofi folosi numai, nu are haine pe suprafata obiecte metalice, apoi între sol și partea superioară a capului este posibil să se măsoare diferența de potențial. Deoarece fiecare metru este de 150 de volți, atunci înălțimea de 170 cm, pe partea de sus a suprafeței va fi relativ diferență de potențial 1,7x150 = 255 volți. În cazul în care capul purta o tigaie de metal, atunci acesta va deține o taxă de suprafață. Motivul unei astfel de o acumulare de sarcină este faptul că hainele de nailon este un bun izolator, și pantofi de cauciuc. Întemeiere, și anume contactul conductor cu solul lipsește. Pentru a nu acumula sarcini electrice pe tine, trebuie să „la pământ“. De asemenea, obiecte, lucruri și clădiri, în special înalte, capabile să acumuleze energie electrică atmosferică. Acest lucru poate duce la consecințe neplăcute, deoarece orice sarcină acumulată poate provoca un curent electric și defalcare scânteie în gaze. Astfel de descărcări electrostatice pot deteriora incendiile electronice și cauza, în special în cazul substanțelor inflamabile.

Pentru a nu acumula sarcini de energie electrică atmosferică suficiente pentru a conecta superioară la punctul inferior (sol), conductorul electric, iar în cazul în care zona este mare, atunci terenul este în circuitul de celule de formă, dar, de fapt, folosesc ceea ce se numește „cușcă Faraday“.

Caracteristicile energiei electrice atmosferice

Pământul este încărcată negativ și are o taxă egală cu 500.000 pandative (Cl) sarcină electrică. Diferența de potențial este o valoare de 300.000 de volți (300 kV), dacă luăm în considerare tensiunea între ionosferei încărcat pozitiv și suprafața Pământului. De asemenea, există un curent electric constant de ordinul 1,350 Amperi (A) și rezistența atmosferei Pământului este de aproximativ 220 ohmi. Aceasta oferă o putere de circa 400 megawați (MW), care este regenerată activitatea solara. Această putere afectează ionosfera Pământului, precum și straturile inferioare, care provoacă o furtună electrică. energie electrică, care este stocat și stocat în atmosferă este de aproximativ 150 GJ (GJ).

Sistemul „Earth-ionosfera“ acționează ca un condensator uriaș, a cărui capacitate este de 1,8 Farad. Având în vedere dimensiunea enormă a suprafeței Pământului pe suprafața de 1 metru pătrat conturi pentru doar 1 sarcină electrică cu comandă numerică.

Electrosfera Pământ

Electrosfera Pământ se extinde de la nivelul mării până la o altitudine de aproximativ 60 km. În straturile superioare, în cazul în care o mulțime de ioni liberi și această parte a sferei este numit ionosferă, conductivitatea maximă, deoarece există purtatori de sarcina. Potențialul ionosferei poate fi spus este aliniat, deoarece acest domeniu este, de fapt, considerat a fi un conductor de energie electrică, există în gaz și curent de transfer curent. Sursa de ioni liberi este Soare radioactivitate. Fluxul de particule încărcate care vin de la soare și din spațiu „bat“ electronii din moleculele de gaz, ceea ce duce la ionizare. Cu cât suprafața mării, cea mai mică conductivitatea atmosferei. La conductivitatea suprafață mare de aer este de aproximativ 10 -14 Siemens / m (S / m), dar se dezvoltă rapid odată cu altitudinea și altitudinea de 35 km este de peste 10 -11 S / m. La această altitudine, densitatea aerului este de numai 1% din care la suprafața mării. Mai mult, cu o creștere a înălțimii conductivității schimbă uniformă, deoarece afectează câmpul magnetic al Pământului și fluxul de fotoni de la soare. Acest lucru înseamnă că Electrosfera conductivitate mare de 35 km de nivelul mării nu este uniformă, în funcție de momentul zilei (foton de flux) și de localizarea geografică (câmpul magnetic al Pământului).

Pentru defalcare electrică a avut loc între doi electrozi paraleli plate (distanța între care este de 1 metru), care sunt amplasate la suprafața mării, când aerul uscat este necesar intensitatea câmpului de 3000 kV / m. În cazul în care acești electrozi sunt ridicate la o înălțime de 10 km deasupra nivelului mării, veți avea nevoie de doar 3% din astfel de intensitate, care este suficient de până la 90 kV / m. Dacă electrozii trage împreună, astfel încât distanța este de 1 între acestea mm, atunci nevoia de 1000 de ori mai puțin pentru tensiunea de străpungere, adică 3 kV (nivelul mării) și 9 (la 10 km).

magnitudinea naturală a câmpului electric al Pământului în suprafață (nivelul mării) sau de ordinul a 150 V / m, care este mult mai mic decât valorile cerute pentru repartizarea între electrozi, chiar și în intervalul de 1 mm (necesită 3 kW / m).

În cazul în care nu potențialul câmpului electric al Pământului?

După cum sa menționat deja mai sus, Pământul este un condensator, dintre care o placă suprafața pământului și cealaltă placă de supercondensatorului - o regiune a ionosferei. Pe de încărcare suprafața Pământului este negativ, iar ionosfera - un rezultat pozitiv. De asemenea, ca și suprafața Pământului, ionosfera este, de asemenea, un dirijor, și un strat de atmosfera dintre ele este un dielectric gazos eterogen. Sarcina pozitivă a ionosfera este format din radiația cosmică, dar, de asemenea, taxele suprafața de încărcare negativă Pământului?

Pentru claritate, este necesar să se amintească, ca un condensator electric convențional este încărcat. Acesta include un circuit electric la o sursă de alimentare, și este încărcat la tensiunea maximă peste plăcile. Pentru o astfel de condensator ca Pământul, așa ceva se întâmplă. De asemenea, ar trebui să fie pornit un curent sursă să curgă, și sarcini opuse sunt formate pe plăcile. Amintiți-vă fulgerul, care sunt, de obicei, însoțite de furtuni. Aceste fulgere este tocmai circuitul electric care încarcă pămîntul.

Că fulgerul lovind suprafața Pământului sunt sursa care încarcă suprafața de încărcare negativă Pământului. Lightning este de aproximativ 1800 Amperi curent, în timp ce numărul de fulgere și furtuni pe zi peste 300 thundercloud are polaritate. Partea superioară a acestuia, la o înălțime de aproximativ 6-7 km, la o temperatură a aerului de aproximativ -20 ° C este încărcată pozitiv și porțiunea inferioară la o înălțime de 3-4 km, la temperaturi de la 0 ° până la -10 ° C este negativ. Încărcați suficient de jos thundercloud pentru a crea o diferență de potențial de la suprafața solului în 20-100 de milioane de volți. taxa de fulger este de obicei aproximativ 20-30 Coulomb (CI) de energie electrică. Lightning bate deversări între nori și între nori și pământ. Pentru fiecare reîncărcare durează aproximativ 5 secunde, deci cu o astfel de prioritate poate merge fulgere, dar aceasta nu înseamnă că, după 5 secunde se va întâmpla descărcarea.

descărcare atmosferică un fulger are o structură destul de complicată. În orice caz - este un fenomen de curent electric în gaze. care apare atunci când condițiile necesare pentru descompunerea gazului, adică ionizarea moleculelor de aer. Cel mai curios că atmosfera Pământului acționează ca un dinam continuu care încarcă suprafața Pământului este negativ. Fiecare categorie are un fermoar cu condiția ca suprafața pământului este lipsită de sarcini negative, care prevede diferența de potențial necesară pentru descărcare (ionizare cu gaz).

De îndată ce fulgerul lovește solul, sarcina negativa curge pe suprafata, dar după aceea partea inferioară a norului de furtună este descărcată și potențiale modificări sale, devine pozitiv. Mai mult, excesul de taxare inversă curent și prins pe suprafața pământului, se deplasează din nou în sus încărcarea thundercloud. După aceea, procedeul poate fi repetat din nou, dar cu valori mai mici de tensiune și curent. Acest lucru se întâmplă, atâta timp cât există condițiile pentru ionizarea gazelor necesare diferenței de potențial și excesul de sarcină electrică negativă.

Rezumând putem spune că trăsnete în etape, creând astfel un circuit electric prin care curge curent în gaze, alternativă în direcția. Fiecare fulger de reîncărcare durează aproximativ 5 secunde și are, în acest scop, numai atunci când condițiile necesare există (defalcare de tensiune și de ionizare a gazelor). Tensiunea între începutul și sfârșitul unui fulger poate fi de aproximativ 100 Mill. Volți, iar valoarea medie a curentului de aproximativ 1800 de amperi. Valoarea actuală atinge un vârf de mai mult de 10.000 de amperi, iar taxa este egală cu 20-30 pandative de energie electrică.