Muatan bumi itu positif atau negatif. Kekuatan di alam

Benda langit, yang disebut planet Bumi, memiliki muatan listrik yang menciptakan medan listrik alami bumi. Salah satu ciri medan listrik adalah potensial, dan medan listrik bumi juga dicirikan oleh potensial. Bisa juga dikatakan bahwa selain medan listrik alami, terdapat juga arus listrik searah (DC) alami di planet bumi. Gradien potensial bumi didistribusikan dari permukaannya ke ionosfer. Dalam cuaca yang baik untuk listrik statis, medan listrik atmosfer kira-kira 150 volt per meter (V/m) di dekat permukaan bumi, namun nilai ini turun secara eksponensial seiring bertambahnya ketinggian hingga 1 V/m atau kurang (pada ketinggian 30 km). Penyebab penurunan gradien antara lain karena peningkatan konduktivitas atmosfer.

Jika Anda memakai pakaian yang terbuat dari bahan isolator yang baik, yang merupakan dielektrik yang sangat baik, misalnya pakaian yang terbuat dari nilon, dan hanya menggunakan sepatu karet, dan tidak ada benda logam di permukaan pakaian tersebut, maka beda potensialnya adalah diukur antara permukaan bumi dan puncak kepala. Karena setiap meter berkekuatan 150 Volt, maka dengan tinggi 170 cm, pada puncak kepala akan terdapat beda potensial sebesar 1,7x150 = 255 Volt relatif terhadap permukaan. Jika Anda meletakkan panci logam di kepala Anda, itu akan terkumpul muatan permukaan. Alasan pengumpulan muatan ini adalah karena pakaian nilon merupakan isolator yang baik dan sepatu terbuat dari karet. Grounding, yaitu tidak adanya kontak konduktif dengan permukaan bumi. Agar tidak menumpuk muatan listrik pada diri Anda sendiri, Anda perlu “membumikan diri sendiri”. Dengan cara yang sama, benda, benda, bangunan dan struktur, terutama yang bertingkat tinggi, mampu mengakumulasi listrik di atmosfer. Hal ini dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak menyenangkan, karena akumulasi muatan dapat menyebabkan arus listrik dan percikan api pada gas. Pelepasan muatan listrik statis tersebut dapat merusak perangkat elektronik dan menyebabkan kebakaran, terutama pada bahan yang mudah terbakar.

Agar tidak menumpuk muatan listrik atmosfer, cukup menghubungkan titik atas ke titik bawah (tanah) konduktor listrik, dan jika areanya luas, maka pentanahannya dilakukan dalam bentuk sangkar, sirkuit, namun sebenarnya mereka menggunakan apa yang disebut “sangkar Faraday”.

Karakteristik listrik atmosfer

Bumi bermuatan negatif dan mempunyai muatan sebesar 500.000 Coulomb (C) muatan listrik. Beda potensial berkisar antara 300.000 Volt (300 kV), jika kita memperhitungkan tegangan antara ionosfer bermuatan positif dan permukaan bumi. Ada juga D.C. listrik sekitar 1350 Ampere (A), dan hambatan atmosfer bumi sekitar 220 Ohm. Hal ini menghasilkan keluaran daya sekitar 400 megawatt (MW), yang dihasilkan oleh aktivitas matahari. Kekuatan ini mempengaruhi ionosfer bumi serta lapisan bawahnya, sehingga menyebabkan badai petir. Energi listrik yang tersimpan dan tersimpan di dalamnya atmosfer bumi adalah sekitar 150 gigajoule (GJ).

Sistem Bumi-Ionosfer bertindak seperti kapasitor raksasa berkapasitas 1,8 Farad. Mengingat besarnya luas permukaan bumi, per 1 meter persegi permukaannya hanya mempunyai muatan listrik 1 nC.

Elektrosfer bumi terbentang dari permukaan laut hingga ketinggian sekitar 60 km. DI DALAM lapisan atas, di mana terdapat banyak ion bebas dan bagian bola ini disebut ionosfer, konduktivitasnya maksimum, karena ada media gratis biaya. Potensi di ionosfer dapat dikatakan seimbang, karena bola ini pada dasarnya dianggap sebagai penghantar arus listrik; terdapat arus dalam gas dan arus perpindahan di dalamnya. Sumber ion bebas adalah radioaktivitas Matahari. Aliran partikel bermuatan yang berasal dari Matahari dan dari luar angkasa “mengeluarkan” elektron dari molekul gas, yang menyebabkan ionisasi. Semakin tinggi Anda dari permukaan laut, semakin rendah konduktivitas atmosfernya. Di permukaan laut, daya hantar listrik udara sekitar 10 -14 Siemens/m (S/m), namun meningkat pesat seiring bertambahnya ketinggian, dan pada ketinggian 35 km sudah menjadi 10 -11 S/m. Pada ketinggian ini, kepadatan udara hanya 1% dari kepadatan udara di permukaan laut. Selanjutnya, dengan bertambahnya ketinggian, konduktivitas berubah secara tidak seragam, karena pengaruh medan magnet bumi dan fluks foton dari Matahari. Artinya, konduktivitas elektrosfer di atas 35 km dari permukaan laut tidak seragam dan bergantung pada waktu (fluks foton) dan lokasi geografis (medan magnet bumi).

Agar hal itu terjadi kerusakan listrik antara dua elektroda datar sejajar (jarak antara 1 meter), yang terletak di permukaan laut, di udara kering diperlukan kuat medan 3000 kV/m. Jika elektroda-elektroda ini dinaikkan hingga ketinggian 10 km dari permukaan laut, maka tegangan yang diperlukan hanya 3%, yaitu 90 kV/m saja sudah cukup. Jika elektroda-elektroda tersebut dirapatkan sehingga jarak antar elektrodanya 1 mm, maka diperlukan tegangan tembus 1000 kali lebih kecil, yaitu 3 kV (permukaan laut) dan 9 V (pada ketinggian 10 km).

Nilai alami kuat medan listrik bumi pada permukaannya (permukaan laut) adalah sekitar 150 V/m, yang merupakan jumlah yang jauh lebih besar. nilai yang lebih sedikit diperlukan untuk kerusakan antar elektroda bahkan dalam celah 1 mm (diperlukan 3 kV/m).

Dari manakah potensi medan listrik bumi berasal?

Seperti disebutkan di atas, Bumi adalah sebuah kapasitor, salah satu pelatnya adalah permukaan bumi, dan pelat superkapasitor lainnya adalah wilayah ionosfer. Di permukaan bumi muatannya negatif, dan di belakang ionosfer muatannya positif. Sama seperti permukaan bumi, ionosfer juga merupakan konduktor, dan lapisan atmosfer di antara keduanya merupakan dielektrik gas yang tidak seragam. Muatan positif ionosfer terbentuk karena radiasi kosmik, tapi apa yang mengisi permukaan bumi dengan muatan negatif?

Untuk lebih jelasnya, perlu diingat bagaimana kapasitor listrik konvensional diisi. Itu dimasukkan dalam rangkaian listrik ke sumber arus, dan dibebankan ke nilai maksimal tekanan pada pelat. Untuk kapasitor seperti Bumi, hal serupa terjadi. Dengan cara yang sama, sumber tertentu harus menyala, arus harus mengalir, dan muatan yang berlawanan terbentuk pada pelat. Bayangkan petir, yang biasanya disertai badai petir. Kilatan petir ini adalah rangkaian listrik yang mengisi daya bumi.

Petir yang menyambar permukaan bumi itulah yang menjadi sumber muatan negatif pada permukaan bumi. Petir memiliki arus sekitar 1800 Ampere, dan jumlah badai petir dan kilat per hari lebih dari 300. Awan petir memiliki polaritas. Bagian atasnya pada ketinggian kurang lebih 6-7 km pada suhu udara sekitar -20°C bermuatan positif, dan bagian bawahnya pada ketinggian 3-4 km pada suhu udara 0° hingga -10°C bermuatan negatif. Muatan di dasar awan petir cukup untuk menimbulkan beda potensial dengan permukaan bumi sebesar 20-100 juta volt. Muatan petir biasanya berkisar antara 20-30 Coulomb (C) listrik. Petir menyambar muatan-muatan di antara awan dan antara awan dan permukaan bumi. Setiap pengisian ulang memerlukan waktu sekitar 5 detik, sehingga pelepasan petir dapat terjadi dalam urutan ini, namun hal ini tidak berarti bahwa pelepasan muatan akan terjadi setelah 5 detik.

Petir

Pelepasan atmosfer dalam bentuk petir cukup besar struktur yang kompleks. Bagaimanapun, ini adalah fenomena arus listrik dalam gas, yang terjadi ketika kondisi yang diperlukan untuk pemecahan gas tercapai, yaitu ionisasi molekul udara. Hal yang paling aneh adalah atmosfer bumi bertindak seperti dinamo terus menerus yang memberikan muatan negatif pada permukaan bumi. Setiap sambaran petir menyambar dengan syarat permukaan bumi tidak ada muatan negatif, yang memberikan perbedaan potensial yang diperlukan untuk pelepasan (ionisasi gas).

Begitu petir menyambar tanah, muatan negatif mengalir ke permukaan, namun setelah itu bagian bawah awan petir habis dan potensialnya berubah menjadi positif. Selanjutnya terjadi arus balik dan kelebihan muatan yang mencapai permukaan bumi bergerak ke atas, mengisi awan petir lagi. Setelah itu, prosesnya bisa diulangi lagi, tapi dengan nilai yang lebih kecil tegangan listrik dan saat ini. Hal ini terjadi asalkan ada kondisi ionisasi gas, beda potensial yang diperlukan, dan kelebihan muatan listrik negatif.

Ringkasnya, kita dapat mengatakan bahwa petir menyambar secara bertahap, sehingga menciptakan rangkaian listrik yang melaluinya arus mengalir dalam gas, arahnya bergantian. Setiap pengisian ulang petir berlangsung sekitar 5 detik dan hanya menyambar jika ada kondisi yang diperlukan(tegangan tembus dan ionisasi gas). Tegangan antara awal dan akhir petir bisa mencapai 100 juta volt, dan nilai rata-rata arus sekitar 1800 Ampere. Arus puncaknya mencapai lebih dari 10.000 Ampere, dan muatan yang ditransfer setara dengan 20-30 Coulomb listrik.

Benda langit yang disebut planet Bumi memiliki muatan listrik yang menciptakan medan listrik alami bumi. Salah satu ciri medan listrik adalah potensial, dan medan listrik bumi juga dicirikan oleh potensial. Bisa juga dikatakan bahwa selain medan listrik alami, terdapat juga arus listrik searah (DC) alami di planet bumi. Gradien potensial bumi didistribusikan dari permukaannya ke ionosfer. Dalam cuaca yang baik untuk listrik statis, medan listrik atmosfer kira-kira 150 volt per meter (V/m) di dekat permukaan bumi, namun nilai ini turun secara eksponensial seiring bertambahnya ketinggian hingga 1 V/m atau kurang (pada ketinggian 30 km). Penyebab penurunan gradien antara lain karena peningkatan konduktivitas atmosfer.

Jika Anda memakai pakaian yang terbuat dari bahan isolator yang baik, yang merupakan dielektrik yang sangat baik, misalnya pakaian yang terbuat dari nilon, dan hanya menggunakan sepatu karet, dan tidak ada benda logam di permukaan pakaian tersebut, maka beda potensialnya adalah diukur antara permukaan bumi dan puncak kepala. Karena setiap meter berkekuatan 150 Volt, maka dengan tinggi 170 cm, pada puncak kepala akan terdapat beda potensial sebesar 1,7x150 = 255 Volt relatif terhadap permukaan. Jika Anda meletakkan panci logam di kepala Anda, muatan permukaan akan terkumpul di atasnya. Alasan pengumpulan muatan ini adalah karena pakaian nilon merupakan isolator yang baik dan sepatu terbuat dari karet. Grounding, yaitu tidak adanya kontak konduktif dengan permukaan bumi. Agar tidak menumpuk muatan listrik pada diri Anda sendiri, Anda perlu “membumikan diri sendiri”. Dengan cara yang sama, benda, benda, bangunan dan struktur, terutama yang bertingkat tinggi, mampu mengakumulasi listrik di atmosfer. Hal ini dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak menyenangkan, karena akumulasi muatan dapat menyebabkan arus listrik dan percikan api pada gas. Pelepasan muatan listrik statis tersebut dapat merusak perangkat elektronik dan menyebabkan kebakaran, terutama pada bahan yang mudah terbakar.

Agar tidak menumpuk muatan listrik atmosfer, cukup menghubungkan titik atas ke bawah (tanah) dengan penghantar listrik, dan jika luasnya besar, maka pentanahan dilakukan dalam bentuk sangkar, rangkaian. , namun kenyataannya, mereka menggunakan apa yang disebut “sangkar Faraday”.

Karakteristik listrik atmosfer

Bumi bermuatan negatif dan mempunyai muatan sebesar 500.000 Coulomb (C) muatan listrik. Beda potensial berkisar antara 300.000 Volt (300 kV), jika kita memperhitungkan tegangan antara ionosfer bermuatan positif dan permukaan bumi. Ada pula arus listrik searah sekitar 1350 Ampere (A), dan hambatan atmosfer bumi sekitar 220 ohm. Hal ini menghasilkan keluaran daya sekitar 400 megawatt (MW), yang dihasilkan oleh aktivitas matahari. Kekuatan ini mempengaruhi ionosfer bumi serta lapisan bawahnya, sehingga menyebabkan badai petir. Energi listrik yang tersimpan dan tersimpan di atmosfer bumi berjumlah sekitar 150 gigajoule (GJ).

Sistem Bumi-Ionosfer bertindak seperti kapasitor raksasa berkapasitas 1,8 Farad. Mengingat luas permukaan bumi yang sangat besar, maka hanya terdapat 1 nC muatan listrik per meter persegi permukaan.

Elektrosfer bumi terbentang dari permukaan laut hingga ketinggian sekitar 60 km. Di lapisan atas, di mana terdapat banyak ion bebas dan bagian bola ini disebut ionosfer, konduktivitasnya maksimum, karena terdapat pembawa muatan bebas. Potensi di ionosfer dapat dikatakan seimbang, karena bola ini pada dasarnya dianggap sebagai penghantar arus listrik; terdapat arus dalam gas dan arus perpindahan di dalamnya. Sumber ion bebas adalah radioaktivitas Matahari. Aliran partikel bermuatan yang berasal dari Matahari dan dari luar angkasa “mengeluarkan” elektron dari molekul gas, yang menyebabkan ionisasi. Semakin tinggi Anda dari permukaan laut, semakin rendah konduktivitas atmosfernya. Di permukaan laut, daya hantar listrik udara sekitar 10 -14 Siemens/m (S/m), namun meningkat pesat seiring bertambahnya ketinggian, dan pada ketinggian 35 km sudah menjadi 10 -11 S/m. Pada ketinggian ini, kepadatan udara hanya 1% dari kepadatan udara di permukaan laut. Selanjutnya, dengan bertambahnya ketinggian, konduktivitas berubah secara tidak seragam, karena pengaruh medan magnet bumi dan fluks foton dari Matahari. Artinya, konduktivitas elektrosfer di atas 35 km dari permukaan laut tidak seragam dan bergantung pada waktu (fluks foton) dan lokasi geografis (medan magnet bumi).

Agar dapat terjadi gangguan listrik antara dua elektroda datar sejajar (jarak antara 1 meter) yang terletak di permukaan laut, pada udara kering diperlukan kuat medan sebesar 3000 kV/m. Jika elektroda-elektroda ini dinaikkan hingga ketinggian 10 km dari permukaan laut, maka tegangan yang diperlukan hanya 3%, yaitu 90 kV/m saja sudah cukup. Jika elektroda-elektroda tersebut dirapatkan sehingga jarak antar elektrodanya 1 mm, maka diperlukan tegangan tembus 1000 kali lebih kecil, yaitu 3 kV (permukaan laut) dan 9 V (pada ketinggian 10 km).

Nilai alami kuat medan listrik bumi di permukaannya (permukaan laut) adalah sekitar 150 V/m, jauh lebih kecil dari nilai yang diperlukan untuk putusnya antar elektroda bahkan dalam celah 1 mm (3 kV/ saya diperlukan).

Dari manakah potensi medan listrik bumi berasal?

Seperti disebutkan di atas, Bumi adalah sebuah kapasitor, salah satu pelatnya adalah permukaan bumi, dan pelat superkapasitor lainnya adalah wilayah ionosfer. Di permukaan bumi muatannya negatif, dan di belakang ionosfer muatannya positif. Sama seperti permukaan bumi, ionosfer juga merupakan konduktor, dan lapisan atmosfer di antara keduanya merupakan dielektrik gas yang tidak seragam. Muatan positif ionosfer terbentuk karena radiasi kosmik, tetapi apa yang mengisi permukaan bumi dengan muatan negatif?

Untuk lebih jelasnya, perlu diingat bagaimana kapasitor listrik konvensional diisi. Itu dimasukkan dalam rangkaian listrik ke sumber arus, dan diisi hingga nilai tegangan maksimum pada pelat. Untuk kapasitor seperti Bumi, hal serupa terjadi. Dengan cara yang sama, sumber tertentu harus menyala, arus harus mengalir, dan muatan yang berlawanan terbentuk pada pelat. Bayangkan petir, yang biasanya disertai badai petir. Kilatan petir ini adalah rangkaian listrik yang mengisi daya bumi.

Petir

Pelepasan atmosfer berupa petir memiliki struktur yang agak rumit. Bagaimanapun, ini adalah fenomena arus listrik dalam gas, yang terjadi ketika kondisi yang diperlukan untuk pemecahan gas tercapai, yaitu ionisasi molekul udara. Hal yang paling aneh adalah atmosfer bumi bertindak seperti dinamo terus menerus yang memberikan muatan negatif pada permukaan bumi. Setiap pelepasan petir menyambar dengan syarat bahwa permukaan bumi tidak mengandung muatan negatif, yang memberikan perbedaan potensial yang diperlukan untuk pelepasan tersebut (ionisasi gas).

Begitu petir menyambar tanah, muatan negatif mengalir ke permukaan, namun setelah itu bagian bawah awan petir habis dan potensialnya berubah menjadi positif. Selanjutnya terjadi arus balik dan kelebihan muatan yang mencapai permukaan bumi bergerak ke atas, mengisi kembali awan petir tersebut. Setelah itu, prosesnya dapat diulangi lagi, namun dengan nilai tegangan dan arus listrik yang lebih rendah. Hal ini terjadi asalkan ada kondisi ionisasi gas, beda potensial yang diperlukan, dan kelebihan muatan listrik negatif.

Ringkasnya, kita dapat mengatakan bahwa petir menyambar secara bertahap, sehingga menciptakan rangkaian listrik yang melaluinya arus mengalir dalam gas, arahnya bergantian. Setiap pengisian ulang petir berlangsung sekitar 5 detik dan menyambar hanya jika kondisi yang diperlukan ada (tegangan tembus dan ionisasi gas). Tegangan antara awal dan akhir petir bisa mencapai 100 juta volt, dan nilai arus rata-rata sekitar 1800 Ampere. Arus puncaknya mencapai lebih dari 10.000 Ampere, dan muatan yang ditransfer setara dengan 20-30 Coulomb listrik.

Medan listrik bumi

medan listrik alami Bumi sebagai planet, yang diamati di tubuh padat Bumi, di lautan, di atmosfer dan magnetosfer. E. angka 3. disebabkan oleh fenomena geofisika yang kompleks dan kompleks. Distribusi potensial medan membawa informasi tertentu tentang struktur bumi, tentang proses yang terjadi di lapisan bawah atmosfer, di ionosfer, magnetosfer, serta di ruang dekat antarplanet dan di Matahari.

Metode pengukuran kerapatan elektron 3. ditentukan oleh media di mana medan diamati. Paling metode universal- penentuan beda potensial menggunakan elektroda-elektroda yang diberi jarak di ruang angkasa. Metode ini digunakan saat merekam arus bumi (lihat Arus telurik) , bila diukur dengan pesawat terbang medan listrik atmosfer, dan dengan pesawat ruang angkasa- magnetosfer dan luar angkasa(dalam hal ini, jarak antar elektroda harus melebihi radius pelindung Debye in plasma ruang angkasa, yaitu ratusan meter).

Keberadaan medan listrik di atmosfer bumi terutama terkait dengan proses ionisasi udara dan pemisahan spasial muatan listrik positif dan negatif yang timbul selama ionisasi. Ionisasi udara terjadi di bawah pengaruh sinar kosmik radiasi ultraviolet Matahari; radiasi zat radioaktif, tersedia di permukaan bumi dan di udara; pelepasan listrik di atmosfer, dll. Banyak proses atmosfer: konveksi, pembentukan awan, presipitasi, dan lain-lain - menyebabkan pemisahan sebagian muatan yang berbeda dan munculnya medan listrik di atmosfer (lihat Listrik atmosfer). Dibandingkan dengan atmosfer, permukaan bumi bermuatan negatif.

Adanya medan listrik di atmosfer menyebabkan timbulnya arus, melepaskan atmosfer “kapasitor” listrik – Bumi. Curah hujan memainkan peran penting dalam pertukaran muatan antara permukaan bumi dan atmosfer. Rata-rata, curah hujan membawa muatan positif 1,1-1,4 kali lebih banyak daripada muatan negatif. Kebocoran muatan dari atmosfer juga terjadi karena arus yang berhubungan dengan petir dan aliran muatan dari benda runcing (titik). Keseimbangan muatan listrik yang dibawa ke permukaan bumi dengan luas 1 km

2 per tahun dapat dicirikan oleh data berikut: Arus konduksi + 60

k/(km 2 tahun)

Arus curah hujan + 20"

Pelepasan petir – 20 »

__________________________

Arus dari ujung - 100" Arus konduksi + 60

Jumlah – 40 Secara signifikan permukaan bumi - di atas lautan - arus dari ujung tidak termasuk, dan akan ada keseimbangan positif. Adanya muatan negatif statis di permukaan bumi (sekitar 5,7․10 5 Ke

) menunjukkan bahwa arus ini rata-rata seimbang. Medan listrik di ionosfer disebabkan oleh proses yang terjadi baik di lapisan atas atmosfer maupun di magnetosfer. Gerakan pasang surut massa udara , angin, turbulensi - semua ini merupakan sumber pembangkitan medan listrik di ionosfer akibat pengaruh dinamo hidromagnetik (lihat Magnetisme terestrial). Contohnya adalah sistem arus listrik diurnal matahari, yang menyebabkan variasi diurnal medan magnet di permukaan bumi. Besarnya kuat medan listrik di ionosfer bergantung pada lokasi titik pengamatan, waktu, kondisi umum magnetosfer dan ionosfer, dari aktivitas matahari. Mulai dari beberapa unit hingga puluhan/mv M, dan di dataran tinggi ionosfer mencapai seratus atau lebih mv/m. Dalam hal ini arusnya mencapai ratusan ribu ampere. Karena konduktivitas listrik yang tinggi

plasma ionosfer dan magnetosfer di sepanjang garis medan magnet bumi; medan listrik ionosfer ditransfer ke magnetosfer, dan medan magnetosfer ke ionosfer. Salah satu sumber langsung medan listrik di magnetosfer adalah angin matahari. Saat mengalir di sekitar magnetosfer angin matahari ggl terjadi= E× ay B ⊥ , dimana ⊥ - komponen normal medan magnet pada permukaan magnetosfer, v- kecepatan rata-rata partikel angin matahari.

GGL ini menyebabkan arus listrik, ditutup oleh arus balik yang mengalir melintasi ekor magnetosfer (lihat Bumi). Yang terakhir ini dihasilkan oleh muatan ruang positif di sisi pagi ekor magnet dan muatan negatif di sisi malamnya. Kuat medan listrik melintasi magnetotail mencapai 1 magnetosfer dan ionosfer, dari aktivitas matahari. Mulai dari beberapa unit hingga puluhan/M. Perbedaan potensial di seluruh topi kutub adalah 20-100 persegi.

Mekanisme lain untuk eksitasi ggl di magnetosfer dikaitkan dengan runtuhnya garis-garis medan magnet yang berlawanan arah di bagian ekor magnetosfer; energi yang dilepaskan dalam hal ini menyebabkan pergerakan cepat plasma magnetosfer menuju Bumi. Dalam hal ini, elektron melayang mengelilingi bumi menuju sisi pagi, proton - menuju sisi malam. Beda potensial antara pusat-pusat muatan ruang yang setara mencapai puluhan kilovolt. Medan ini berlawanan arah dengan bidang magnetosfer ekor.

Keberadaan magnetosfer arus cincin di sekitar bumi. Selama periode badai magnet (Lihat Badai magnet) dan aurora (Lihat Aurora), medan dan arus listrik di magnetosfer dan ionosfer mengalami perubahan yang signifikan.

Gelombang magnetohidrodinamik yang dihasilkan di magnetosfer merambat melalui saluran pandu gelombang alami di sepanjang garis medan magnet bumi. Memasuki ionosfer, mereka diubah menjadi gelombang elektromagnetik, yang sebagian mencapai permukaan bumi, dan sebagian merambat dalam pandu gelombang ionosfer dan dilemahkan. Di permukaan bumi, gelombang ini dicatat tergantung pada frekuensi osilasi atau sebagai denyut magnet (10 - 2 -10 Hz), atau sangat gelombang frekuensi rendah(osilasi dengan frekuensi 10 2 -10 4 Hz).

Medan magnet bolak-balik bumi, yang sumbernya terletak di ionosfer dan magnetosfer, menginduksi medan listrik di kerak bumi. Kekuatan medan listrik di lapisan dekat permukaan korteks berfluktuasi tergantung pada lokasi dan hambatan listrik batuan berkisar dari beberapa unit hingga beberapa ratus magnetosfer dan ionosfer, dari aktivitas matahari. Mulai dari beberapa unit hingga puluhan/km, dan selama badai magnet, intensitasnya meningkat hingga satuan atau bahkan puluhan V/km. Medan magnet dan listrik bumi yang saling berhubungan digunakan untuk penginderaan elektromagnetik dalam geofisika eksplorasi, serta untuk penginderaan mendalam Bumi.

Kontribusi tertentu terhadap ilmu ekonomi. Z. berkontribusi perbedaan kontak potensi antara batuan dengan konduktivitas listrik yang berbeda (termoelektrik, elektrokimia, efek piezoelektrik). Peran khusus Dalam hal ini, proses vulkanik dan seismik dapat berperan.

Medan listrik di lautan diinduksi secara bolak-balik medan magnet Bumi, dan juga timbul ketika konduktif konduktif air laut (gelombang laut dan arus) dalam medan magnet. Kerapatan arus listrik di lautan mencapai 10 -6 kendaraan 2. Arus ini dapat digunakan sebagai mata air alami medan magnet bolak-balik untuk variasi magnet yang terdengar di beting dan di laut.

Pertanyaan tentang muatan listrik bumi sebagai sumber medan listrik di ruang antarplanet belum terselesaikan sepenuhnya. Bumi sebagai planet diyakini netral secara listrik. Namun, hipotesis ini memerlukan pendekatannya sendiri konfirmasi eksperimental. Pengukuran pertama menunjukkan bahwa kekuatan medan listrik di ruang antarplanet dekat Bumi berkisar dari sepersepuluh hingga beberapa puluh magnetosfer dan ionosfer, dari aktivitas matahari. Mulai dari beberapa unit hingga puluhan/M.

menyala.: Tikhonov A. N. Tentang definisi karakteristik kelistrikan lapisan dalam kerak bumi, "Dok. Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet", 1950, jilid 73, no.2; Tverskoy P.N., Kursus Meteorologi, Leningrad, 1962; Akasofu S.I., Chapman S., Fisika Matahari-Terestrial, trans. dari bahasa Inggris, bagian 2, M., 1975.

Yu.P.Sizov.

Besar Ensiklopedia Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .

Lihat apa itu “Medan Listrik Bumi” di kamus lain:

Medan listrik bumi- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Kamus Teknik Elektro dan Teknik Tenaga Inggris-Rusia, Moskow, 1999] Topik teknik elektro, konsep dasar EN Medan listrik bumi ... Panduan Penerjemah Teknis

Medan listrik bumi

MEDAN LISTRIK, salah satu bentuknya medan elektromagnetik. Dibuat oleh muatan listrik atau medan magnet bolak-balik. Ditandai dengan kuat medan listrik (atau induksi listrik). Kuat medan listrik di...... Ensiklopedia modern

Agregat listrik atmosfer fenomena kelistrikan di atmosfer, serta cabang fisika atmosfer yang mempelajari fenomena tersebut. Saat mempelajari listrik atmosfer, mereka mempelajari medan listrik di atmosfer, ionisasi dan konduktivitasnya,... ... Wikipedia

Medan listrik- Demonstrasi lapangan muatan elektrostatis. MEDAN LISTRIK, salah satu bentuk medan elektromagnetik. Dibuat oleh muatan listrik atau medan magnet bolak-balik. Ditandai dengan kuat medan listrik (atau listrik... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar

Medan listrik stasioner yang dihasilkan oleh muatan listrik luar angkasa (Lihat Muatan listrik luar angkasa) di atmosfer, muatan bumi sendiri, dan muatan yang diinduksi di atmosfer. Karakteristik E.p.a. kekuatan lapangan dan...

Lapangan, 1) suatu ruang yang luas, datar, dan tidak berpohon. 2) Di bidang pertanian, areal lahan garapan yang terbagi dalam wilayah rotasi tanaman, serta areal non-tanaman (ladang) yang digunakan untuk bercocok tanam. X. tanaman. 3) Terbatas... ... Ensiklopedia Besar Soviet

I Bidang 1) suatu ruang yang luas, datar, tanpa pepohonan. 2) Di bidang pertanian, wilayah lahan garapan yang terbagi dalam wilayah rotasi tanaman, serta wilayah non-rotasi tanaman (ladang) yang digunakan untuk bercocok tanam. X. tanaman. 3)… … Ensiklopedia Besar Soviet

medan listrik bumi- Žemės elektrinis laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. medan listrik bumi; bidang geolistrik vok. elektrisches Erdfeld, n; geoelektrisches Feld, n rus. medan ground listrik, n; medan listrik bumi, n pranc. jagoan… …Fizikos terminų žodynas

Medan listrik bumi

Pengukuran elektrometer menunjukkan adanya medan listrik di permukaan bumi, meskipun tidak ada benda bermuatan di dekatnya. Artinya planet kita mempunyai muatan listrik, yaitu bola bermuatan dengan radius besar.

Sebuah studi tentang medan listrik bumi menunjukkan bahwa, rata-rata, modulus kekuatannya E= 130 V/m, a saluran listrik vertikal dan mengarah ke bumi. Nilai tertinggi Kuat medan listrik berada di garis lintang tengah, dan menuju kutub dan ekuator semakin berkurang. Akibatnya, planet kita secara keseluruhan mengalami hal tersebut negatif biaya, yang diperkirakan dengan nilai Q= –3∙10 5 C, dan atmosfer secara keseluruhan bermuatan positif.

Elektrifikasi awan guntur dilakukan tindakan bersama berbagai mekanisme. Pertama, dengan menghancurkan tetesan air hujan dengan aliran udara. Akibat tertindih, terjatuh semakin banyak tetes besar bermuatan positif, dan awan kecil yang tersisa di bagian atas bermuatan negatif. Kedua, muatan listrik dipisahkan oleh medan listrik bumi yang bermuatan negatif. Ketiga, elektrifikasi terjadi sebagai akibat dari akumulasi ion secara selektif melalui tetesan di atmosfer ukuran yang berbeda. Mekanisme utamanya adalah jatuhnya partikel yang cukup besar, dialiri arus listrik akibat gesekan dengan udara atmosfer.

Listrik atmosfer di suatu wilayah bergantung pada faktor global dan lokal. Area di mana pengaruh faktor global mendominasi dianggap sebagai zona dengan cuaca “baik” atau tidak terganggu, dan di mana pengaruh faktor lokal mendominasi, dianggap sebagai zona dengan cuaca terganggu (area badai petir, curah hujan, badai debu, dll.).

Pengukuran menunjukkan bahwa perbedaan potensial antara permukaan bumi dan tepi atas atmosfer kira-kira 400 kV.

Di manakah garis medan yang berakhir di Bumi dimulai? Dengan kata lain, di manakah muatan positif yang mengimbangi muatan negatif bumi?

Studi atmosfer menunjukkan bahwa pada ketinggian beberapa puluh kilometer di atas bumi terdapat lapisan molekul bermuatan positif (terionisasi) yang disebut ionosfir. Muatan ionosferlah yang mengkompensasi muatan bumi, yaitu, pada kenyataannya, garis-garis medan listrik bumi berpindah dari ionosfer ke permukaan bumi, seperti pada kapasitor berbentuk bola, yang pelat-pelatnya adalah bola konsentris.

Di bawah pengaruh medan listrik di atmosfer Bumi akan datang arus konduksi. Melalui setiap meter persegi atmosfer, tegak lurus dengan permukaan bumi, arus rata-rata mengalir SAYA~ 10–12 A ( J~ 10–12 A/m2). Seluruh permukaan bumi menerima arus sekitar 1,8 kA. Dengan kekuatan arus sebesar itu, muatan negatif bumi akan hilang dalam beberapa menit, namun hal ini tidak terjadi. Berkat proses yang terjadi di atmosfer bumi dan di luarnya, muatan bumi rata-rata tidak berubah. Akibatnya, terdapat mekanisme elektrifikasi berkelanjutan di planet kita, yang menyebabkan munculnya muatan negatif di dalamnya. Apa sajakah “generator” atmosfer yang mengisi daya bumi? Ini adalah hujan, badai salju, badai pasir, angin puting beliung, letusan gunung berapi, percikan air dari air terjun dan ombak, uap dan asap dari fasilitas industri, dll. Namun kontribusi terbesar terhadap elektrifikasi atmosfer dibuat oleh awan dan curah hujan. Biasanya, awan yang berada di bagian atas bermuatan positif dan awan yang berada di bawah bermuatan negatif.

Penelitian yang cermat menunjukkan bahwa kekuatan arus di atmosfer bumi mencapai maksimum pada pukul 19.00 dan minimum pada pukul 4.00 GMT.

Petir

Untuk waktu yang lama diyakini bahwa sekitar 1.800 badai petir yang terjadi secara bersamaan di Bumi menghasilkan arus sebesar ~ 2 kA, yang mengkompensasi hilangnya muatan negatif Bumi karena arus konduksi di zona cuaca yang “baik”. Namun ternyata arus badai petir jauh lebih kecil dari yang ditunjukkan dan proses konveksi di seluruh permukaan bumi perlu diperhitungkan.

Di zona di mana kekuatan medan dan kepadatan muatan ruang paling besar, petir dapat terjadi. Pelepasan tersebut diawali dengan munculnya perbedaan yang signifikan potensi listrik antara awan dan Bumi atau antara awan yang berdekatan. Beda potensial yang dihasilkan demikian dapat mencapai satu miliar volt, dan pelepasan selanjutnya terakumulasi energi listrik melalui atmosfer dapat menimbulkan arus jangka pendek dengan kekuatan 3 kA sampai 200 kA.

Ada dua kelas petir linier: berbasis darat (berdampak pada Bumi) dan intra-cloud. Panjang rata-rata Pelepasan petir biasanya memiliki panjang beberapa kilometer, namun terkadang petir intracloud mencapai 50-150 km.

Proses pengembangan ground lightning terdiri dari beberapa tahap. Pada tahap pertama, di zona yang dijangkau medan listrik nilai kritis, dampak ionisasi dimulai, diciptakan oleh elektron bebas yang ada di dalamnya jumlah kecil. Di bawah pengaruh medan listrik, elektron memperoleh kecepatan yang signifikan menuju Bumi dan, bertabrakan dengan molekul penyusun udara, mengionisasinya. Dengan demikian, longsoran elektron muncul, berubah menjadi benang pelepasan listrik - pita, yang merupakan saluran berkonduksi baik, yang jika digabungkan, menghasilkan saluran terionisasi termal terang dengan konduktivitas tinggi - melangkah pemimpin petir. Saat pemimpin bergerak menuju Bumi, kekuatan medan di ujungnya meningkat dan di bawah aksinya, aliran respons dikeluarkan dari objek yang menonjol di permukaan bumi, menghubungkan dengan pemimpin. Jika streamer tidak dibiarkan timbul (Gbr. 126), maka sambaran petir akan dapat dicegah. Fitur petir ini digunakan untuk membuat penangkal petir(Gbr. 127).

Kejadian umum adalah petir multisaluran. Mereka dapat memiliki hingga 40 pelepasan dengan interval dari 500 s hingga 0,5 detik, dan total durasi beberapa pelepasan dapat mencapai 1 detik. Biasanya menembus jauh ke dalam awan, membentuk banyak saluran bercabang (Gbr. 128).

Beras. 128. Ritsleting multi-saluran

Paling sering, petir terjadi di awan kumulonimbus, kemudian disebut badai petir; Terkadang petir terbentuk di awan nimbostratus, begitu pula saat letusan gunung berapi, tornado dan badai debu.

Petir kemungkinan besar akan menyambar titik yang sama lagi kecuali benda tersebut hancur akibat sambaran sebelumnya.

Pelepasan petir disertai dengan penampakan radiasi elektromagnetik. Dengan meningkatnya arus pada saluran petir, suhu naik menjadi 10 4 K. Perubahan tekanan pada saluran petir ketika arus berubah dan pelepasan muatan berhenti menyebabkan fenomena suara yang disebut guntur.

Badai petir disertai kilat terjadi hampir di seluruh planet ini, kecuali di kutub dan daerah kering.

Dengan demikian, sistem atmosfer bumi dapat dianggap sebagai mesin elektroforik yang beroperasi terus menerus yang mengalirkan listrik ke permukaan planet dan ionosfer.

Petir telah lama menjadi simbol “kekuatan surgawi” dan sumber bahaya bagi manusia. Dengan ditemukannya sifat listrik, manusia belajar melindungi dirinya dari bahaya tersebut fenomena atmosfer menggunakan penangkal petir.

Penangkal petir pertama di Rusia dibangun pada tahun 1856 di atas Katedral Peter dan Paul di St. Petersburg setelah petir menyambar puncak menara sebanyak dua kali dan membakar katedral.

Anda dan saya hidup dalam medan listrik konstan dengan intensitas yang signifikan (Gbr. 129). Dan sepertinya antara bagian atas kepala dan tumit seseorang harus ada beda potensial sebesar ~ 200 V. Mengapa tidak ada arus listrik yang melewati tubuh? Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa tubuh manusia adalah konduktor yang baik, dan sebagai hasilnya, sejumlah muatan dari permukaan bumi berpindah ke sana. Akibatnya, medan di sekitar kita berubah (Gbr. 130) dan potensi kita menjadi sama dengan potensi bumi.

Literatur

Zhilko, V.V. Fisika: buku teks. tunjangan untuk kelas 11. pendidikan umum institusi dengan bahasa Rusia bahasa pelatihan dengan masa studi 12 tahun (dasar dan lanjutan) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Minsk : Nar. Asveta, 2008. - hlm.142-145.

Kapasitor global

Di alam terdapat sumber energi alternatif yang benar-benar unik, ramah lingkungan, terbarukan, mudah digunakan, yang belum pernah digunakan dimanapun. Sumber ini adalah potensi listrik atmosfer.

Secara elektrik, planet kita seperti kapasitor berbentuk bola yang bermuatan sekitar 300.000 volt. Bola bagian dalam - permukaan bumi - bermuatan negatif, bola luar - ionosfer - bermuatan positif. Atmosfer bumi berfungsi sebagai isolator (Gbr. 1).

Arus bocor kapasitor ionik dan konvektif, yang mencapai ribuan ampere, terus mengalir melalui atmosfer. Namun meskipun demikian, beda potensial antara pelat kapasitor tidak berkurang.

Artinya di alam terdapat generator (G) yang secara konstan mengisi kebocoran muatan dari pelat kapasitor. Generator seperti itu adalah medan magnet bumi, yang berputar bersama planet kita dalam aliran angin matahari.

Untuk menggunakan energi generator ini, Anda perlu menghubungkan konsumen energi ke generator tersebut.

Menghubungkan ke kutub negatif - Bumi - sangatlah sederhana. Untuk melakukan ini, cukup membuat landasan yang andal. Menghubungkan ke kutub positif generator - ionosfer - adalah masalah teknis yang rumit, yang akan kami pecahkan.

Seperti halnya kapasitor bermuatan apa pun, ada medan listrik di kapasitor global kita. Kekuatan medan ini tersebar sangat tidak merata di ketinggian: maksimum di permukaan bumi dan kira-kira 150 V/m. Dengan ketinggian, nilainya berkurang kira-kira menurut hukum eksponensial dan pada ketinggian 10 km nilainya sekitar 3% dari nilai di permukaan bumi.

Dengan demikian, hampir seluruh medan listrik terkonsentrasi di lapisan bawah atmosfer, dekat permukaan bumi. Vektor tegangan listrik Bidang bumi E diarahkan kasus umum turun. Dalam diskusi kita, kita hanya akan menggunakan komponen vertikal dari vektor ini. Medan listrik bumi, seperti medan listrik lainnya, bekerja pada muatan dengan gaya tertentu F, yang disebut gaya Coulomb. Jika jumlah muatan dikalikan dengan tegangan listrik. medan pada titik ini, maka kita memperoleh besarnya gaya Coulomb Fcoul.. Ini gaya Coulomb mendorong muatan positif ke bawah menuju tanah, dan muatan negatif naik ke awan.

Konduktor dalam medan listrik

Mari kita pasang tiang logam di permukaan bumi dan membumikannya. Medan listrik luar akan langsung menggerakkan muatan negatif (elektron konduksi) ke atas menuju puncak tiang, sehingga menimbulkan kelebihan muatan negatif di sana. Dan kelebihan muatan negatif di bagian atas tiang akan menimbulkan medan listrik tersendiri yang diarahkan ke sana bidang luar. Ada saatnya ketika medan-medan ini menjadi sama besarnya, dan pergerakan elektron terhenti. Artinya pada konduktor tempat tiang dibuat, medan listriknya nol.

Beginilah cara kerja hukum elektrostatika.

Misalkan tinggi tiang adalah h = 100 m, tegangan rata-rata sepanjang tinggi tiang adalah Eсr. = 100 V/m.

Maka beda potensial (ggl) antara Bumi dan puncak tiang secara numerik akan sama: U = h * Eav. = 100 m * 100 V/m = 10.000 volt. (1)

Ini adalah perbedaan potensial nyata yang dapat diukur. Benar, tidak mungkin mengukurnya dengan voltmeter biasa dengan kabel - ggl yang sama persis akan muncul pada kabel seperti pada tiang, dan voltmeter akan menunjukkan 0. Beda potensial ini berlawanan arah dengan vektor kekuatan E dari medan listrik bumi dan cenderung mendorong elektron konduksi dari puncak tiang ke atmosfer. Namun hal ini tidak terjadi; elektron tidak dapat meninggalkan konduktor. Elektron tidak memiliki energi yang cukup untuk meninggalkan konduktor yang membentuk tiang. Energi ini disebut fungsi kerja elektron dari konduktor dan untuk sebagian besar logam kurang dari 5 elektron volt - nilai yang sangat kecil. Tetapi elektron dalam logam tidak dapat memperoleh energi sebesar itu di antara tumbukannya kisi kristal logam dan karena itu tetap berada pada permukaan konduktor.

Timbul pertanyaan: apa yang akan terjadi pada konduktor jika kita membantu kelebihan muatan di bagian atas tiang meninggalkan konduktor ini?

Jawabannya sederhana: muatan negatif di bagian atas tiang akan berkurang, medan listrik luar di dalam tiang tidak lagi terkompensasi dan akan kembali mulai menggerakkan elektron konduksi ke atas menuju ujung atas tiang. Artinya arus akan mengalir melalui tiang. Dan jika kita berhasil menghilangkan kelebihan muatan dari bagian atas tiang secara terus-menerus, arus akan terus mengalir di dalamnya. Sekarang kita hanya perlu memotong tiang di tempat yang nyaman bagi kita dan menyalakan beban (konsumen energi) di sana - dan pembangkit listrik siap.

Gambar 3 menunjukkan diagram sirkuit pembangkit listrik seperti itu. Di bawah pengaruh medan listrik bumi, elektron konduksi dari tanah bergerak sepanjang tiang melalui beban dan kemudian naik tiang ke emitor, yang melepaskannya dari permukaan logam di bagian atas tiang dan mengirimkannya sebagai ion untuk mengapung. bebas melalui atmosfer. Medan listrik bumi, sepenuhnya sesuai dengan hukum Coulomb, mengangkatnya ke atas hingga menjadi netral di sepanjang jalan. ion positif, yang selalu turun dari ionosfer di bawah pengaruh medan yang sama.

Dengan demikian, kita telah menutup sirkuit listrik di antara lempengan-lempengan global kapasitor listrik, yang selanjutnya dihubungkan ke generator G, dan menghubungkan konsumen energi (beban) ke rangkaian ini. Hanya ada satu hal yang tersisa untuk diputuskan pertanyaan penting: bagaimana cara menghilangkan kelebihan muatan dari bagian atas tiang?

Desain emitor

Emitor yang paling sederhana dapat berupa piringan datar dari lembaran logam dengan banyak jarum yang terletak di sekeliling kelilingnya. Dia "ditanam". sumbu vertikal dan dimasukkan ke dalam rotasi.

Saat piringan berputar, udara lembab yang masuk melepaskan elektron dari jarumnya dan melepaskannya dari logam.

Pembangkit listrik dengan emisi serupa sudah ada. Benar, tidak ada yang menggunakan energinya; mereka melawannya.
Ini adalah helikopter yang membawa struktur logam pada selempang logam panjang pada saat pemasangan gedung-gedung tinggi. Di sini terdapat semua elemen pembangkit listrik yang ditunjukkan pada Gambar 3, kecuali konsumen energi (beban). Emitornya adalah baling-baling helikopter, yang dihembuskan oleh aliran udara lembab; tiangnya adalah selempang baja panjang dengan struktur logam. Dan para pekerja yang memasang struktur ini tahu betul bahwa dilarang menyentuhnya dengan tangan kosong - “itu akan membuat Anda tersengat listrik.” Dan memang saat ini mereka menjadi beban di rangkaian pembangkit listrik.

Tentu saja, desain emitor lain yang lebih efisien, kompleks, berdasarkan prinsip dan yang berbeda juga dimungkinkan efek fisik lihat gambar. 4-5.

Emitor saat ini belum ada dalam bentuk produk jadi. Setiap orang yang tertarik dengan ide ini terpaksa membangun emitornya sendiri secara mandiri.

Untuk membantu itu orang-orang kreatif Di bawah ini penulis memberikan pemikirannya tentang desain emitor.

Desain emitor berikut ini tampaknya yang paling menjanjikan.

Versi pertama dari emitor

Molekul air memiliki polaritas yang jelas dan dapat dengan mudah menangkap elektron bebas. Jika Anda meniupkan uap ke pelat logam bermuatan negatif, uap tersebut akan menangkap elektron bebas dari permukaan pelat dan membawanya. Emitor adalah nosel berlubang di mana elektroda A berinsulasi ditempatkan dan potensial positif diterapkan dari sumber I. Elektroda A dan tepi tajam nosel membentuk kapasitansi bermuatan kecil. Elektron bebas dikumpulkan di tepi tajam nosel di bawah pengaruh elektroda terisolasi positif A. Uap yang melewati nosel merobek elektron dari tepi nosel dan membawanya ke atmosfer. Pada Gambar. 4 menunjukkan bagian memanjang dari struktur ini. Karena elektroda A diisolasi dari lingkungan eksternal, arus pada rangkaian sumber ggl. TIDAK. Dan elektroda ini diperlukan di sini hanya untuk menciptakan, bersama dengan tepi tajam nosel, medan listrik yang kuat di celah ini dan memusatkan elektron konduksi di tepi nosel. Jadi, elektroda A dengan potensi positif adalah sejenis elektroda pengaktif. Dengan mengubah potensinya, Anda dapat mencapai nilai arus emitor yang diinginkan.

Timbul pertanyaan yang sangat penting: berapa banyak uap yang harus disuplai melalui nosel dan apakah seluruh energi stasiun harus dihabiskan untuk mengubah air menjadi uap? Mari kita lakukan sedikit perhitungan.

Satu gram molekul air (18 ml) mengandung 6,02*1023 molekul air (bilangan Avogadro). Muatan satu elektron sama dengan 1,6 * 10 (- 19) Coulomb. Mengalikan nilai-nilai ini, kita mendapatkan bahwa 96.000 Coulomb muatan listrik dapat ditempatkan pada 18 ml air, dan lebih dari 5.000.000 Coulomb pada 1 liter air. Artinya, pada arus 100 A, satu liter air cukup untuk mengoperasikan instalasi selama 14 jam. Untuk mengubah jumlah air menjadi uap memerlukan persentase energi yang dihasilkan sangat kecil.

Tentu saja, melampirkan elektron ke setiap molekul air bukanlah tugas yang mungkin dilakukan, namun di sini kami telah menetapkan batas yang dapat terus-menerus didekati dengan meningkatkan desain perangkat dan teknologi.

Selain itu, perhitungan menunjukkan bahwa lebih menguntungkan secara energi untuk meniupkan udara lembab daripada uap melalui nosel, dan mengatur kelembapannya dalam batas yang diperlukan.

Versi kedua dari emitor

Di bagian atas tiang ada bejana logam berisi air. Kapal terhubung ke logam tiang melalui kontak yang andal. Sebuah tabung kapiler kaca dipasang di tengah bejana. Ketinggian air di dalam tabung lebih tinggi daripada di dalam bejana. Hal ini menciptakan efek ujung elektrostatis - konsentrasi muatan maksimum dan kekuatan medan listrik maksimum tercipta di bagian atas tabung kapiler.

Di bawah pengaruh medan listrik, air dalam tabung kapiler akan naik dan disemprotkan menjadi tetesan-tetesan kecil, membawa serta muatan negatif. Pada kekuatan arus kecil tertentu, air dalam tabung kapiler akan mendidih, dan uap akan membawa muatannya. Dan ini akan meningkatkan arus emitor.

Beberapa tabung kapiler dapat dipasang di bejana tersebut. Berapa banyak air yang dibutuhkan - lihat perhitungan di atas.

Perwujudan ketiga dari emitor. Pemancar percikan.

Ketika celah percikan rusak, awan elektron konduksi melompat keluar dari logam bersama dengan percikan api.

Gambar 5 menunjukkan diagram skema pemancar percikan. Dari generator pulsa tegangan tinggi, pulsa negatif dikirim ke tiang, pulsa positif dikirim ke elektroda, yang membentuk celah percikan dengan bagian atas tiang. Ternyata mirip dengan busi mobil, namun desainnya jauh lebih sederhana.
Generator pulsa tegangan tinggi pada dasarnya tidak jauh berbeda dengan pemantik gas rumah tangga konvensional dibuat di Cina didukung oleh satu baterai AA.

Keuntungan utama dari alat tersebut adalah kemampuan untuk mengatur arus emitor menggunakan frekuensi pelepasan, ukuran celah percikan, Anda dapat membuat beberapa celah percikan, dll.

Generator pulsa dapat dipasang di tempat mana pun yang nyaman, tidak harus di bagian atas tiang.

Tapi ada satu kelemahan - pelepasan percikan menciptakan interferensi radio. Oleh karena itu, bagian atas tiang dengan celah percikan harus dilindungi dengan jaring silinder, yang harus diisolasi dari tiang.

Versi keempat dari emitor

Kemungkinan lain adalah dengan membuat emitor berdasarkan prinsip emisi elektron langsung dari bahan emitor. Hal ini membutuhkan material dengan fungsi kerja elektron yang sangat rendah. Bahan semacam itu sudah ada sejak lama, misalnya pasta barium oksida-0,99 eV. Mungkin ada sesuatu yang lebih baik sekarang.

Idealnya, ini adalah superkonduktor suhu ruangan (RTSC), yang belum ada di alam. Namun menurut berbagai laporan, itu akan segera muncul. Semua harapan terletak pada nanoteknologi.

Cukup dengan menempatkan sepotong CTSP di bagian atas tiang - dan emitor sudah siap. Melewati superkonduktor, elektron tidak menemui hambatan dan dengan sangat cepat memperoleh energi yang diperlukan untuk keluar dari logam (sekitar 5 eV).

Dan satu hal lagi catatan penting. Menurut hukum elektrostatika, intensitas medan listrik bumi paling tinggi di ketinggian - di puncak bukit, bukit, gunung, dll. Di dataran rendah, cekungan dan cekungan, intensitasnya minimal. Oleh karena itu, lebih baik untuk membuat perangkat seperti itu secara maksimal tempat-tempat tinggi dan jauh dari gedung tinggi atau memasangnya di atap gedung tertinggi.

Lagi ide bagus— angkat konduktor menggunakan balon. Emitor tentunya harus dipasang di bagian atas balon. Dalam hal ini, Anda bisa mendapatkan cukup potensi besar untuk emisi elektron secara spontan dari logam, sehingga membentuk otrium, dan oleh karena itu, tidak diperlukan pemancar kompleks dalam kasus ini.

Ada peluang bagus lainnya untuk mendapatkan emitor. Lukisan logam elektrostatik digunakan dalam industri. Cat yang disemprotkan, terbang keluar dari pistol semprot, membawa muatan listrik, yang menyebabkan cat tersebut mengendap pada logam yang sedang dicat, tempat muatan tersebut diterapkan. tanda yang berlawanan. Teknologinya sudah terbukti.

Alat semacam itu, yang mengisi daya cat yang disemprotkan, sebenarnya merupakan pemancar listrik yang sebenarnya. biaya. Tinggal menyesuaikannya dengan pemasangan yang dijelaskan di atas dan mengganti cat dengan air jika diperlukan air.

Sangat mungkin bahwa kelembapan yang selalu terkandung di udara akan mencukupi agar emitor dapat beroperasi.

Mungkin saja ada perangkat serupa lainnya di industri yang dapat dengan mudah diubah menjadi emitor.

Kesimpulan

Sebagai hasil dari tindakan kami, kami menghubungkan konsumen energi ke generator energi listrik global. Kami terhubung ke kutub negatif - Bumi - menggunakan konduktor logam biasa (pembumian), dan ke kutub positif - ionosfer - menggunakan konduktor yang sangat spesifik - arus konvektif. Arus konvektif adalah arus listrik yang disebabkan oleh pengangkutan partikel bermuatan secara teratur. Sifatnya umum. Ini adalah jet naik konvektif biasa yang membawa muatan negatif ke awan, dan ini adalah tornado (tornado). yang menyeret muatan tinggi muatan positif massa awan, ini adalah peningkatan arus udara di zona konvergensi intertropis, yang terbawa arus jumlah yang sangat besar muatan negatif ke lapisan atas troposfer. Dan arus tersebut mencapai nilai yang sangat tinggi.

Jika kita membuat emitor yang cukup efisien yang dapat melepaskan, katakanlah, 100 coulomb muatan per detik (100 ampere) dari puncak sebuah tiang (atau beberapa tiang), maka kekuatan pembangkit listrik yang kita bangun akan sama dengan 1.000.000 watt atau 1 megawatt. Kekuatan yang lumayan!

Instalasi semacam itu sangat diperlukan di pemukiman terpencil, di stasiun cuaca, dan tempat lain yang jauh dari peradaban.

Dari uraian di atas, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

Sumber energinya sangat sederhana dan mudah digunakan.

Pada outputnya kami mendapatkan hasil maksimal pemandangan yang nyaman energi - listrik.

Sumbernya ramah lingkungan: tidak ada emisi, tidak ada kebisingan, dll.

Pemasangannya sangat mudah untuk dibuat dan dioperasikan.

Biaya energi yang dihasilkan sangat rendah dan banyak keuntungan lainnya.

Medan listrik bumi dapat berfluktuasi: di musim dingin lebih kuat daripada di musim panas, medan listrik mencapai maksimum setiap hari pada pukul 19 GMT, dan juga bergantung pada kondisi cuaca. Namun fluktuasi ini tidak melebihi 20% dari nilai rata-ratanya.

Dalam beberapa kasus yang jarang terjadi, dalam keadaan tertentu kondisi cuaca kekuatan medan ini bisa meningkat beberapa kali lipat.

Saat terjadi badai petir, medan listrik berubah menjadi dalam batas yang luas dan dapat berubah arah ke arah sebaliknya, namun hal ini terjadi terus daerah kecil tepat di bawah sel badai petir.

Kurilov Yuri Mikhailovich