Электрическое поле земли и его характеристики

Электротехника: Основы Потенциал электрического поля атмосферы Земли Природное электрическое поле Электрическое поле земли и его характеристики Небесное тело, именуемое планета Земля, имеет электрический заряд, который создает естественное Земли. Одна из характеристик электрического поля — это потенциал, и электрическое поле Земли также характеризуется потенциалом. Также можно сказать, что кроме естественного электрического поля имеется и естественный постоянный электрический ток DC планеты Земля. Градиент потенциала Земли распределяется от ее поверхности до ионосферы. Причиной снижения градиента является в том числе и рост проводимости атмосферы. Если надеть одежду из хорошего изолятора, являющегося отличным диэлектриком, например одежда из нейлона, а обувь использовать исключительно резиновую, при этом не иметь на поверхности одежды никаких металлических предметов, тогда между поверхностью земли и макушкой головы можно померить разность потенциалов. Если на голову надеть металлическую кастрюлю, то на ней соберется поверхностный заряд. Причина такого собирания заряда в том, что одежда из нейлона является хорошим изолятором, а обувь резиновая. Заземление, то есть проводящий контакт с поверхностью земли отсутствует. Для того, чтобы не накапливать на электрическое поле земли и его характеристики электрические заряды, необходимо «заземляться». Точно также предметы, вещи, здания и сооружения, особенно высотные, способны накапливать атмосферное электричество. Это может привести к неприятным последствиям, так как любой накопленный заряд может стать причиной электрического тока искрового пробоя в газах. Такие электростатические разряды могут вывести из строя электронику и быть электрическое поле земли и его характеристики пожаров, особенно для легковоспламеняющихся веществ. Чтобы не копить заряды атмосферного электричества достаточно соединить верхнюю точку с нижней земля электрическим проводником, а если площадь является большой, то заземление выполняют в виде клетки, контура, но, по сути, используют то, что именуется «клетка Фарадея». Характеристики атмосферного электричества Земля заряжена отрицательно, имеет заряд равный 500000 Кулонам Кл электрическое поле земли и его характеристики заряда. Разность потенциалов составляет величину от 300000 Вольт 300 кВесли рассматривать напряжение между положительно заряженной ионосферой и поверхностью Земли. Также существует постоянный ток электричества, величиной порядка 1350 Ампер Аи сопротивление атмосферы Земли составляет около 220 Ом. Это дает выходную мощность приблизительно 400 мегаватт МВткоторая регенерируется деятельностью Солнца. Эта мощность влияет на ионосферу Земли, а также на более низкие электрическое поле земли и его характеристики, что вызывает грозы. Электрическая энергия, которая хранится и запасается в земной атмосфере составляет около 150 гигаджоулей ГДж. Система «Земля-Ионосфера» действует как гигантский конденсатор, емкость которого составляет 1,8 Фарад. Учитывая громадный размер площади поверхности Земли, на 1 квадратный метр поверхности приходится всего лишь 1 нКл электрического заряда. Электросфера Земли Электросфера Земли простирается от уровня моря на высоту около 60 км. В верхних слоях, там где много свободных ионов и эта часть сферы называется ионосферой, проводимость максимальная, так как есть свободные носители зарядов. Потенциал в ионосфере можно сказать выровнен, так электрическое поле земли и его характеристики эта сфера по сути считается проводником электрического тока, в ней существуют токи в газах и ток переноса. Источником свободных ионов является радиоактивность Солнца. Поток заряженных частиц, идущих от Солнца из космоса «выбивает» электроны из молекул газа, что приводит к ионизации. Чем выше от поверхности моря, тем меньше проводимость атмосферы. На такой высоте плотность воздуха составляет всего 1% от той, что у поверхности моря. Дальше, с ростом высоты проводимость меняется неоднородно, потому как оказывает влияние магнитное поле Земли и потоки фотонов от Солнца. Это значит, что проводимость электросферы выше 35 км от уровня моря неоднородна, зависит от времени суток поток фотонов и от географического места магнитное поле Земли. Если же электроды сблизить так, что расстояние между ними будет 1 мм, тогда потребуется в 1000 раз меньшее напряжение для пробоя, то есть 3 кВ уровень моря и 9 В на высоте 10 км. Откуда берется потенциал электрического поля Земли? Как было уже выше сказано, Земля представляет собой конденсатор, одна обкладка которого поверхность Земли, а другая обкладка суперконденсатора — это область ионосферы. На поверхности Земли заряд отрицательный, а за ионосферой — положительный. Также как и электрическое поле земли и его характеристики Земли, ионосфера также является проводником, а слой атмосферы между ними представляет собой неоднородный газовый диэлектрик. Положительный заряд ионосферы образуется за счет космического излучения, но что же заряжает поверхность Земли отрицательным зарядом? Для наглядности необходимо вспомнить, как заряжается обычный электротехнический конденсатор. Его включают в электрическую цепь к источнику тока, и он заряжается до максимального значения напряжения на обкладках. Для такого конденсатора как Земля, происходит нечто подобное. Точно также должен включатся некий источник, протекать ток, и на обкладках образуются разноименные заряды. Вспомните про молнии, которые обычно сопровождаются грозами. Эти молнии и есть та самая электрическая цепь, которая заряжает Землю. Именно молнии, бьющие на поверхность, Земли являются тем источником, которые заряжают поверхность Земли отрицательным зарядом. Молния имеет ток порядка 1800 Ампер, а количество гроз и молний за сутки более 300. Грозовое облако имеет полярность. Верхняя ее часть на высоте примерно 6-7 км при температуре воздуха около -20°С заряжена положительно, а нижняя часть на высоте 3-4 км при температуре воздуха от 0° до -10°С отрицательно. Заряда нижней части грозового облака хватает, чтобы создать разность потенциалов с поверхностью Земли в 20-100 миллионов вольт. Заряд молнии обычно составляет порядка 20-30 Кулон Кл электричества. Молнии бьют разрядами между тучами и между тучами и поверхностью Земли. Для каждой перезарядки требуется около 5 секунд, поэтому с такой очередностью могут идти разряды молний, но это электрическое поле земли и его характеристики не значит, что через 5 секунд обязательно произойдет разряд. Молнии Атмосферный разряд в виде молнии имеет довольно сложную структуру. Во всяком случае — это явление электрического тока в газах, которое происходит при достижении необходимых условий для газового пробоя, то есть ионизации молекул воздуха. Самое любопытное, что атмосфера Земли действует как непрерывная динамомашина, которая заряжает поверхность Земли отрицательно. Каждый разряд молнии бьет при условии, что поверхность Земли лишена отрицательных зарядов, что обеспечивает необходимую разность потенциала для разряда газовой ионизации. Как только молния ударяет в землю, отрицательный заряд перетекает на поверхность, но после этого нижняя часть электрическое поле земли и его характеристики облака оказывается разряженной и ее потенциал меняется, он становится положительным. Далее происходит обратный ток избыток заряда, попавший на поверхность Земли, движется вверх, заряжая грозовую тучу вновь. После этого процесс может повториться снова, но с меньшими значениями электрического напряжения и тока. Так происходит до тех пор, пока существуют условия для ионизации газов, необходимая разность потенциалов избыток отрицательного электрического заряда. Подытожив можно сказать, что молния бьет ступенчато, тем самым создавая электрическую цепь по которой течет ток в газах, чередуясь по направлению. Каждая перезарядка молнии длится около 5 секунд и бьет, только когда для этого существуют необходимые условия пробойное напряжение ионизация газов. Напряжение между началом и концом молнии может составлять порядка 100 млн. Вольт, а средняя величина тока около 1800 Ампер. Величина тока в электрическое поле земли и его характеристики достигает более 10000 Ампер, а переносимый заряд равен 20-30 Кулонам электричества. Для этой схемы достаточно легко применять Закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трёх величин напряжение, ток и сопротивление в этой схеме, тогда мы можем использовать Закон Ома для определения третьего. Основным открытием Ома было то, что величина силы тока, проходящего через металлический проводник прямо пропорциональна напряжению, что и выразил он в виде математической записи — уравнения формулы. Все три величины: напряжение, ток и сопротивление, взаимосвязаны. Для расчётов и анализа электрических цепей, используют в первую очередь принципиальные схемы, а при разработке и модернизации цепи нужны в том числе и функциональные схемы и монтажные установочные. Когда приходится иметь дело со сложным электрооборудованием, например, конвейерная линия или автоматический комплекс, то все схемы собираются в альбомы, которые могут иметь более 100 листов различных форматов. Потенциальная энергия поля будет преобразовываться в кинетическую энергию молекул газа. При достаточной напряжённости электрического поля будет происходить ионизация молекул газа. Электрический диполь в виде молекулы разорвётся на атомы и одному из них будет недоставать электрона. Образуется положительный ион — катион, который устремится к катоду источника поля. Вполне возможно, что на своём пути он захватит свободный электрон, но если таких разорванных диполей станет много, то и процесс разрыва молекул на атомы станет лавинообразным. В итоге проводимость газа значительно улучшится и через газ будет проходить больше электричества, сила тока будет электрическое поле земли и его характеристики возрастать. Популярные теги Новые статьи Электротехника Copyright © 2015 Valentin Grigoryev Электрическое поле земли и его характеристики All rights reserved. Any use of materials without the consent of the author and an active backlink is prohibited. Любое использование материалов сайта без согласия автора и активной обратной ссылки запрещается.