Denizdeki bir kondansatörden enerji elde edin

Öncelikle İngilizcem için üzgünüm, ana dilim değil.

Sorun bildirimi:

Silindirik bir kapasitör denize yerleştirilir, böylece bir dalga geldiğinde (su yükselir), su kapasitörler dielektrik hale gelir, dalga geçtiğinde (su aşağı iner) hava dielektrik hale gelir. Şimdi su en yüksek olduğunda, kondansatöre bir pil takıyorum.

Su düştüğünde kapasitörü aküden ayırırım, bu, şarjın sabit kaldığı ve kapasitör plakaları arasındaki potansiyel farkı değiştirebileceği izole bir sistem oluşturur.

Yerçekimi kuvveti, kapasitör plakaları arasındaki suyu aşağı indirir ve böylece kapasitörlerin kapasitansını azaltır. Suyun dielektrik sabiti oldukça yüksektir (yaklaşık 81) ve kapasitans değişikliği de oldukça yüksektir.

Yük aynı kaldı ancak kapasitör plakaları arasındaki potansiyel fark arttı. Bu, sistemdeki enerjinin arttığı anlamına gelir. Bu yüzden vücut hareket etmeden dalgalar hareketinden enerji toplamak için bir yol buldum .... ama ....

Pratikte bu sistemin neden gerçekten işe yaramadığını açıklayınız.
Nasıl çalışacağını düşünün (düşük performansla bile, kapasitörün aynı yükseklikte nasıl kalması düşünülmemelidir).
Böyle bir cihazdan ne kadar enerji üretilebileceğini tahmin edin.

Çözüm girişimi

Bence bu işe yaramıyor çünkü deniz suyu damıtılmıyor, yani akım iletiyor. Şimdi kapasitör plakalarından akan bir akım var, bence kapasitörün kendisine zarar verebilir. Ya da belki de içinde deniz suyu bulunan kondansatör kısa devre yaptığı için pil zarar görürdü?

Çalışması için bir kişinin kapasitörde veya başka bir yalıtım malzemesinde damıtılmış su koyması ve dalgaların hareketi sayesinde kapasitörde yukarı ve aşağı gitmesi gerektiğini düşünüyorum.

Böyle bir cihazdan ne kadar enerji üretilebileceğini tahmin etmek için hiçbir fikrim yok.

Silindirik bir kapasitörde enerji yanılmıyorsam şu şekilde hesaplanır:

U = \frac{1}{2} C Δ V^{2}

$U = \frac{1}{2}C\Delta V^2$

Bu yüzden hesaplamayı düşündüm

Uw = energy when the capacitor is filled with water

ve sonra

Ua = energy when the capacitor is filled with air

ve sonra yapıyor

Uw-Ua = energy generated by the device

Ama bunun doğru olduğundan emin değilim.

Ne düşünüyorsun?

capacitor

— Maial
kaynak

Kickstarter aldatmaca için mükemmel bir model gibi görünüyor.

— winny

Damıtılmış su veya yalıtılmış elektrotlar.

— JRE

Ancak hatırladığım gibi, enerji plakalarda depolanır. Dielektriği değiştirmek voltajı değiştirecek, ancak enerjiyi değiştirmeyecektir (sanırım.) Ayrıca, şarj edilmiş kapasitörlerle başlamak zorunda kalacaksınız. Enerji toplarken kapasitörü çok fazla boşaltmamaya dikkat etmelisiniz.

— JRE

Prensip çalışır, yüklü bir kapasitörden bir dielektrikin çıkarılması / takılmasıyla ilgili web üzerinde birçok fizik notu. Deniz suyuna ilişkin sorun, mekanik bir tampon kullanılarak çözülebilir. Deniz suyu yerine dalga, damıtılmış suyu plakalar arasında iter / çeker (genel fikir). Sonra, rüzgar çiftlikleri rüzgarla uğraşırken, okyanusun kaprisleriyle başa çıkıyorsunuz. Çekilen enerji miktarına gelince, bu sizin uygulamanıza göredir.

— isdi

Dalga düştüğünde plakalar ıslak kalacaktır, bu nedenle kapasitansın düşmesi nispeten uzun bir süre olacaktır. Kapasitansta önemli bir değişiklik yapılmadan önce en az dakika tutanak. Bir dalganın süresi yaklaşık 5-10 saniyedir, bu nedenle yüksek ve düşük arasında büyük bir fark olmayacaktır. Ama harika bir yazma ve açıklama için +1.

— Criggie

Evet, dalga enerjisini elektrik enerjisine bu şekilde dönüştürebilirsiniz (ancak korkunç derecede verimsizdir - dalgalardan enerji elde etmenin çok daha iyi yolları vardır).

İki denklem önerilerinizi kapsar. Birincisi, yük, kapasitans ve voltaj arasındaki ilişki:

S = C \cdot V

$Q = C \cdot V$

İkincisi enerji, kapasitans ve voltaj arasındaki ilişkidir:

E = \frac{1}{2} C \cdot V^{2}

$E = \frac{1}{2}C \cdot V^2$

Su ile dolu bir kapasitöre bir yük koyarak ve ardından suyu çıkararak başlayın. İlk denklem bize, kapasitans 81 kat azalırsa, voltajın aynı faktör kadar yükselmesi gerektiğini söyler, çünkü bu noktada şarj hiçbir yere gidemez.

$V^2$

Bu enerji nereden geldi? Yüklü bir kapasitörden bir dielektriği çıkarmak fiziksel iş gerektirir. Bu durumda, kondansatör içindeki su kütlesinin potansiyel enerjisi, yerçekimi dalganın düşük kısmı sırasında dışarı çekildiğinde azaldı. Ve bir sonraki zirve ortaya çıktığında, dalgadaki enerji suyu yer çekimine karşı geri iter.

Gerçekçi olarak çalışabileceğiniz C ve V değerlerine gerçek, fiziksel sayılar koyduğunuzda, kısa sürede çıkarabileceğiniz gücün (zaman başına enerji) minik olduğunu anlayacaksınız .

— Dave Tweed
kaynak

Öte yandan, bunun hareketli parçası yoktur ve aralarında su için boşluk olduğu sürece plakaları kaplayabilirsiniz. Belki birisi küçük bir sensöre güç sağlamak için bir niş uygulama bulabilir.

— user253751