바다의 커패시터에서 에너지를 생산하십시오

우선 내 영어에 대해 유감스럽게도 모국어가 아닙니다.

문제 설명:

원통형 커패시터는 바다에 배치되어 파도가 올 때 (물이 올라가면) 물이 커패시터 유전체가되고, 파도가 지나갈 때 (물이 내려 가면) 공기가 유전체가됩니다. 이제 물이 가장 높을 때 배터리를 커패시터에 연결합니다.

물이 떨어지면 커패시터를 배터리에서 분리하면 전하가 일정하게 유지되고 커패시터 플레이트 사이의 전위차가 변경 될 수있는 격리 된 시스템이 생성됩니다.

중력에 의해 커패시터 플레이트 사이에 있던 물이 줄어들어 커패시터 커패시턴스가 감소합니다. 물의 유전 상수는 상당히 높으며 (약 81) 커패시턴스의 변화도 매우 높습니다.

전하는 동일하게 유지되었지만 커패시터 판 사이의 전위차가 증가했습니다. 이것은 시스템의 에너지가 증가했음을 의미합니다. 그래서 나는 몸을 움직이지 않고 파도 운동에서 에너지를 수확하는 방법을 찾았습니다.

실제로이 시스템이 실제로 작동하지 않는 이유를 설명하십시오.
작동 방식을 고려하십시오 (성능이 저하 되더라도 커패시터를 동일한 높이로 유지하는 방법은 고려되지 않아야 함).
그러한 장치에서 얼마나 많은 에너지를 만들 수 있는지 추정하십시오.

해결책을 시도

해수가 증류되지 않아 전류가 흐르기 때문에 이것이 효과가 없다고 생각합니다. 이제 커패시터 플레이트를 통해 흐르는 전류가있어 커패시터 자체가 손상 될 것이라고 생각합니다. 또는 해수가 들어간 커패시터가 단락되어 배터리가 손상 될 수 있습니까?

작동시키기 위해서는 커패시터 또는 다른 절연 재료에 증류수를 넣고 파동으로 인해 커패시터를 위아래로 움직여야한다고 생각합니다.

나는 그러한 장치에서 얼마나 많은 에너지를 만들 수 있는지 추정하는 방법을 전혀 모른다.

내가 실수하지 않으면 원통형 커패시터의 에너지는 다음과 같이 계산됩니다.

U = \frac{1}{2} C Δ V^{2}

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

그래서 나는 계산에 대해 생각했습니다.

Uw = energy when the capacitor is filled with water

그리고

Ua = energy when the capacitor is filled with air

그런 다음

Uw-Ua = energy generated by the device

그러나 이것이 옳지 않다.

어떻게 생각해?

capacitor

— 마이 알
소스

킥 스타터 사기를위한 완벽한 모델 인 것 같습니다.

— winny December

증류수 또는 절연 전극.

— JRE

그러나 내가 기억 하듯이, 에너지는 판에 저장됩니다. 유전체를 변경하면 전압이 변경되지만 에너지는 변경되지 않습니다 (제 생각에). 또한 충전 커패시터로 시작해야합니다. 에너지를 수집 할 때 커패시터를 너무 많이 방전하지 않도록주의해야합니다.

— JRE

원리는 충전 커패시터에서 유전체를 제거 / 삽입하는 작업에 관한 웹상의 많은 물리 메모입니다. 해수에 관한 문제는 기계적 버퍼를 사용하여 해결할 수 있습니다. 해수 대신 파도가 판 사이에 증류수를 밀거나 당길 것이다 (일반적인 아이디어). 그런 다음 바람 농장이 바람을 처리하는 것과 마찬가지로 바다의 조류를 처리합니다. 추출 된 에너지의 양과 관련하여 이는 응용 분야와 관련이 있습니다.

— isdi December

파도가 떨어지면서 판은 젖게되므로 정전 용량이 떨어지기까지는 비교적 오랜 시간이 걸린다. 커패시턴스가 크게 변하기 전에 최소한 분 느낌. 파도의주기는 약 5-10 초이지만, 높음과 낮음 사이에는 큰 차이가 없을 것입니다. 그러나 훌륭한 글쓰기와 설명을 위해서는 +1입니다.

— Criggie

그렇습니다. 이런 방식으로 파동 에너지를 전기 에너지로 변환 할 수 있습니다.

두 가지 방정식으로 제안하는 내용을 다룹니다. 첫 번째는 충전, 커패시턴스 및 전압의 관계입니다.

Q = C \cdot V

$Q = C \cdot V$

두 번째는 에너지, 커패시턴스 및 전압의 관계입니다.

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

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

물로 채워진 커패시터를 충전 한 다음 물을 제거하여 시작하십시오. 첫 번째 방정식은 커패시턴스가 81의 계수로 내려 가면 전압이 동일한 계수만큼 올라 가야한다는 것을 알 수 있습니다.이 시점에서 충전은 어디든 갈 수 없기 때문입니다.

$V^2$

이 에너지는 어디에서 왔습니까? 충전 커패시터에서 유전체를 제거하려면 물리적 인 작업이 필요합니다. 이 경우에, 캐패시터 내의 물 질량의 잠재적 에너지는 파의 낮은 부분 동안 중력이 그것을 끌어낼 때 감소되었다. 그리고 다음 피크가 올 때, 파도의 에너지는 물을 중력에 대항하여 다시 밀어 올립니다.

실제로 작업 할 수있는 C 및 V의 값에 실제 물리 수를 넣으면 추출 할 수 있는 전력 (시간당 에너지)이 매우 작다는 것을 곧 알게 될 것 입니다.

— 데이브 트위드
소스

반면에 이것은 움직이는 부분이 없으며 물 사이에 공간이 있으면 판을 코팅 할 수도 있습니다. 누군가가 작은 센서에 전력을 공급하기 위해 틈새 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

— user253751