Електрическият потенциал на земната атмосфера
Електротехника: Основи
Потенциалът на електрическото поле на атмосферата на Земята
Елементарен електрическо поле на Земята
Небесното тяло, наречено Земята е с електрически заряд, който създава естествена електрическо поле на Земята. Една от характеристиките на електрическото поле - този потенциал, както и електрическото поле на Земята също се характеризира потенциал. Можете също така да се каже, че в допълнение към естественото електрическо поле е естествен и постоянен ток (DC) на планетата Земя. Земята градиент на потенциал разпределени от повърхността на йоносферата. По време на добро време за статично електрическо поле атмосфера е около 150 волта на метър (V / м) в близост до повърхността на Земята, но тази стойност намалява експоненциално с увеличаване на височина до 1 V / m или по-малко (на 30 км). Причината за това е да се намали градиент в атмосферата включително увеличаване на проводимостта.
Ако носите дрехи, изработени от добър изолатор, е отличен изолатор, като дрехи, изработени от найлон и гумени обувки се използват само, че не разполага с дрехите на повърхността метални предмети, а след това между земята и горната част на главата е възможно да се измери потенциалната разлика. Тъй като всеки m е 150 волта, тогава височина 170 см, върху повърхността ще бъдат относително потенциални разлики 1,7x150 = 255 волта. Ако главата се носи метален тиган, след което тя ще задържа заряд на повърхността. Причината за такова натрупване такса е, че дрехите найлонови е добър изолатор, и гумени обувки. Заземяване, т.е. проводящ контакт със земята липсва. За да не се натрупват електрически заряди по себе си, трябва да се "заземен". По същия начин, предмети, вещи и сгради, особено високи, могат да се натрупват в атмосферата на електроенергия. Това може да доведе до неприятни последици, тъй като всеки натрупания заряд може да предизвика електрически ток и искра разбивка на газове. Такива електростатични заряди може да повреди електрониката и да предизвикат пожар, особено за запалими вещества.
За да не се натрупват обвинения за атмосферно електричество достатъчни, за да се свържете горния до долния точка (земя) на електрическия проводник, и ако площта е голяма, след това земята е под формата на клетки верига, но в действителност, използвайте това, което се нарича "Фарадеев кафез".
Характеристики на атмосферно електричество
Земята е отрицателно заредена и има такса, равна на 500000 кулони (Cl) електричен заряд. Разликата в потенциалите е на стойност 300,000 волта (300 кВ), ако вземем предвид напрежението между положително заредени йоносферата и повърхността на Земята. Също така, има постоянен електрически ток от порядъка на 1350 ампери (A) и устойчивост на атмосферата на Земята е около 220 ома. Това дава мощност от около 400 мегавата (MW), които се регенерират слънчевата активност. Тази власт се отразява на земната йоносфера, както и по-ниските слоеве, което причинява на гръмотевична буря. Електрическата енергия, която се съхранява и се съхранява в атмосферата е около 150 GJ (GJ).
"Земята йоносфера" система действа като гигантски кондензатор, чиито капацитет е 1.8 фарад. Като се има предвид огромния размер на повърхността на Земята на повърхността на 1 кв сметки метър само за 1 п електрически заряд.
Electrosfera Земята
Electrosfera Земята се простира от морското равнище до височина от около 60 км. В горните слоеве, където много свободни йони и тази част на сферата се нарича йоносферата, проводимостта на максимум, тъй като има свободни носители зареждане. Потенциалът на йоносферата може да се каже е подравнен, тъй като тази област е в действителност счита за проводник на електричество, тя съществува в сегашната газ и трансфер ток. Източникът на свободни йони е нд радиоактивност. Потокът от заредени частици, идващи от слънцето и от пространството "нокаутира" електрони от газовите молекули, което води до йонизация. Колкото по-висока морската повърхност, толкова по-ниска проводимост на атмосферата. В морската повърхност проводимост на въздуха е около 10 -14 Siemens / m (S / т), но нараства бързо с нарастване на височина, и височина от 35 км е над 10 -11 S / m. На тази височина, плътност на въздуха е само 1% от тази на повърхността на морето. Освен това, с увеличаване на височината на проводимостта променя униформа, защото това се отразява на магнитното поле на Земята и на потока на фотони от слънцето. Това означава, че Electrosfera на проводимост от 35 км от морското равнище, не е еднородно, в зависимост от времето на деня (фотон поток) и по географско местоположение (земната магнитно поле).
За електрическа повреда настъпила между две плоски паралелни електроди (разстояние между които е 1 метър), които са разположени на повърхността на морето, когато се изисква сух въздух сила на полето от 3000 кВ / m. Ако тези електроди са повдигнати на височина от 10 км над морското равнище, ще трябва само 3% от такъв интензитет, че е достатъчно, за да 90 кВ / м. Ако електродите изтеглят заедно, така че между тях на разстояние е 1 mm, а след това необходимостта от 1000 пъти по-малко за разпределението на напрежението, т.е. 3 кВ (височина) и 9 (10 км).
Природен големината на електрическото поле на Земята в своята повърхност (височина) от порядъка на 150 V / м, което е много по-ниски от стойностите, необходими за разпределението между електродите дори в интервала от 1 mm (изисква 3 кВт / т).
Къде е потенциалът на електричното поле на Земята?
Както вече бе споменато по-горе, Земята е кондензатор, една плоча от които на повърхността на земята, а другата плоча на суперкондензатор - област на йоносферата. На повърхностен заряд на Земята е отрицателно и йоносферата - положителен. Също така, тъй като повърхността на земята, йоносферата е проводник, и слой на атмосферата между тях е хетерогенна газообразен диелектрик. Положителния заряд на йоносферата се формира от космическа радиация, но и зарежда повърхността на отрицателен заряд на Земята?
За яснота, е необходимо да се припомни, като конвенционален електрически кондензатор се зарежда. Той включва електрическа верига към източник на захранване, и е за сметка на максимално напрежение в плаките. За такъв кондензатор, както на Земята, се случи нещо подобно. Също така, трябва да се включи един източник на ток да тече и противоположни заряди са оформени върху плочите. Не забравяйте, светкавицата, които обикновено са придружени от гръмотевични бури. Това мълния е именно електрическата верига, която зарежда земята.
Това мълния удари повърхността на Земята са източник, че таксите на повърхността на отрицателен заряд на Земята. Светкавица е на около 1800 ампера ток, докато броят на светкавици и гръмотевици на ден над 300 буреносен облак има полярност. Горната част от него на височина приблизително 6-7 км при температура на въздуха от около -20 ° С е положително заредена и долната част на височина 3-4 км при температури от 0 ° до -10 ° С е отрицателен. Заредете дъното на достатъчно буреносен облак да се създаде потенциална разлика от земната повърхност в 20-100 милиона волта. мълния заряд е обикновено около 20-30 Кулон (Cl) електричество. Светкавица победи разряди между облаците и между облаците и земята. За всяко презареждане отнема около 5 секунди, така че с такова предимство могат да отидат мълния, но това не означава, че след 5 секунди изхвърлянето ще се случи.
Атмосферна заустване на гръмотевична има доста сложна структура. Във всеки случай - това е феномен на електрически ток в газове. което се случва, когато условията, необходими за разпределение на газа, т.е. йонизация на въздушните молекули. Най-любопитното, че атмосферата на Земята действа като постоянен динамо, което събира на повърхността на Земята е отрицателна. Всяка категория има цип при условие, че земната повърхност е лишена от отрицателни заряди, което осигурява необходимата потенциална разлика за заустване (газова йонизация) на.
Веднага след като мълния удари земята, отрицателен заряд тече върху повърхността, но след това в долната част на облака на гръмотевична буря се изпуска, и евентуалните промени, тя се превръща положителни. Освен това, обратен ток излишък такса и да се хванат на повърхността на земята, се движи нагоре отново зареждане мълниеносния облак. След това процесът може да се повтори отново, но с по-ниски стойности на напрежението и тока. Това се случва, докато съществуват условията за йонизация на газове, необходими потенциална разлика и излишъкът от отрицателен електрически заряд.
Обобщавайки можем да кажем, че светкавици на етапи, като по този начин създаване на електрическа верига, през които протича ток в газове, редуващи се в посока. Всеки презареждане мълния трае около 5 секунди и има за тази цел само когато съществуват необходимите условия (разбивка напрежение и йонизация на газове). Напрежението между началото и края на мълния може да бъде приблизително 100 Mill. Волта, а средната стойност на ток от около 1800 ампера. Текущата стойност достига своя връх от над 10,000 ампера, а таксата е равна на 20-30 кулони на електроенергия.