¿Podría usar un cable caliente (120v 60 hz) de la tierra y una varilla de cobre insertada en otro cuerpo extraterrestre (mars) para completar un circuito? Si la impedancia no fuera algo de qué preocuparse (imagina que Marte está a solo una milla de distancia o algo así).
He preguntado esto antes en otros lugares y obtuve algunas respuestas realmente conflictivas.
Depende de cuál sea el voltaje entre Marte y la Tierra, lo cual no sabemos. Es poco probable que este voltaje sea 0, y podría ser enorme. Su circuito recibiría un voltaje de aproximadamente la misma magnitud, lo que resultaría en lo que probablemente sería un fallo espectacular de su tostadora interplanetaria.
Despejando el aire
La idea, "para que la corriente fluya, debe haber una conexión a la tierra", es una idea común, y es totalmente falsa . Si la idea falsa fuera cierta, los circuitos en aviones y satélites no funcionarán ya que hay No hay conexión a tierra. Es bastante obvio que tales circuitos funcionan , y que una conexión a tierra es totalmente innecesaria para que algunos circuitos funcionen correctamente. El concepto erróneo surge del concepto de conexión a tierra , pero recuerde que la conexión a tierra es simplemente un voltaje de referencia. No necesariamente tiene que ser la Tierra. Podría ser Marte o cualquier otro potencial eléctrico.
Segundo, para que la corriente fluya, un circuito no necesita hacer un bucle físicamente cerrado . Si el punto A se fija en \ $ 0V \ $ y el punto B se fija en \ $ V_b \ $, no es necesario que estén físicamente conectados para que esta propiedad sea verdadera. Cuando conectamos una resistencia entre el punto A y el punto B, la corriente de B a A será \ $ I_ {BA} = V_b / R \ $, de acuerdo a Ley de Ohm . A veces es útil simbólicamente conectar cada componente a la tensión de referencia a tierra. De esta manera podemos pensar en una conexión a tierra conectada al punto A y conectada a una fuente de voltaje que se conecta al punto B. En este caso, los dos puntos aún no tienen que estar conectados físicamente, sino que pueden considerarse como conectados simbólicamente. En este marco, piense en la Tierra como el punto A, con nuestro voltaje de referencia de \ $ 0V \ $, y Marte como el punto B con un voltaje desconocido, \ $ V_ {mars} \ $.
ConectandoconMarte
Digamosquepodemoshacerconexioneseléctricascasiidealesacualquierlugar(supongamosquetenemosunpequeñoportalpráctico).Lasleyesfísicasquegobiernanlaelectricidadsonlasmismasentodoeluniverso.Entonces,¿quésucedecuandoconectastucircuitocontuterrenoenlacortezamarcianausandoesteportal?Enrealidad,dependedeloque\$V_{mars}\$es:
Caso1,\$V_{mars}\approxV_{earth}=0V\$
Enestecasosucircuitofuncionaperfectamentenormalmente.SucircuitonotieneideadequeestáconectadoaMarteynoalaTierra,yaquetienenaproximadamenteelmismopotencialeléctrico.
Caso2,\$V_{mars}\ggV_{earth}=0V\$o\$V_{mars}\llV_{earth}=0V\$
EnelcasodequeelvoltajedeMartedifierasignificativamentedelvoltajedelaTierra,lacorrienteseguiráfluyendo,peroesposiblequesucircuitonosecomportecomoespera.Puedefundirunfusible,soldartodoloqueestécercaosimplementevaporizarnuestravalientetostadora,dependiendodecuángrandesea\$V_{mars}\$.
VoltajeentreMarteylaTierra
Realmentenosabemosquésería\$V_{mars}\$,yaquenoconocemoslacarganetadelaTierraoMarte.Hayundocumento," Discusión sobre la carga eléctrica neta de la Tierra " que nos da algunas pistas:
... Integrado durante un tiempo suficientemente largo, la red La corriente hacia o desde la tierra debe ser cero. Si no fuera así, el potencial de la tierra se acumularía a tal magnitud que ninguna fuerza podría "disparar" más carga la pendiente potencial, y una vez que este estado es alcanzado, la corriente neta sería de hecho cero. Esta es una dinámica equilibrio.
El problema de una carga neta en la tierra sólida (y líquida) (es decir, el mundo) difícilmente puede responderse a partir del hecho de que para ese cuerpo es cero (siempre o en el promedio durante un largo tiempo); no incluso en el marco de la "imagen clásica de la atmósfera electricidad ". No parece haber un método práctico para medir it.
Básicamente, podemos suponer que la Tierra y Marte han alcanzado sus respectivas cargas de equilibrio, pero no tenemos forma de saber si estas cargas son netas positivas, neutrales, negativas o cuáles son sus magnitudes. Como no conocemos las cargas netas de los respectivos planetas, no podemos estimar el voltaje entre ellos.
Creo que la respuesta es en realidad sí, aunque no por las razones que piensas.
Hay un par de problemas prácticos, incluso si alcanzas tu caja de trucos de SF y extraes 400 millones de kilómetros de cable indestructible.
El primero de ellos es el "viento solar": una corriente de partículas de alta velocidad cargadas eléctricamente del sol. Esto consistirá en electrones libres y protones. Están afectados por el campo magnético de la Tierra; su entrada a la atmósfera da lugar a auroras como la aurora boreal. El efecto del viento solar puede hacer que la carga neta de la Tierra o Marte no sea cero. Esto puede resultar en una descarga muy grande parecida a un rayo al conectar su cable. Ver por ejemplo esta pregunta.
El cable también es un conductor que se mueve en el campo magnético del sol, que por lo tanto inducirá una corriente incluso si está conectado a tierra (¿mareado?) en ambos extremos. Dada su longitud, esto puede ser grande.
Es también una antena, por lo que captará la interferencia de RF solar.
Supongamos que ignoramos todos esos. Hay otro efecto que entra en juego. La longitud de onda de la red eléctrica de 50Hz es de solo 6000 km, por lo que su cable funcionará como una línea de transmisión. En cualquier punto dado, la corriente fluirá de un lado a otro.
Se podría modelar como una antena monopolo muy, muy grande con una esfera no conductora en el extremo, como una antena de automóvil con una bola de ping-pong. Suponiendo que tiene una fuente de energía lo suficientemente grande como para superar las pérdidas por resistencia en el cable, simplemente puede empalmar su aplicación de CA y funcionará. Probablemente necesitará mucho más de 120 V en el extremo de conducción para alcanzar 120 V en la mitad del cable, incluso si su cable es superconductor.
Los dos cuerpos formarían un condensador (muy, muy, muy pequeño), por lo que el circuito se cerraría y una corriente (muy, muy, muy pequeña) podría fluir.
Esa es la respuesta teóricamente correcta. En la práctica, la corriente sería tan pequeña para casi todos los propósitos prácticos que podríamos llamarla cero.
A todos los efectos, no.
Las conexiones de "Tierra" funcionan por el hecho de que todas las barras de tierra insertadas en el suelo de un solo planeta están conectadas entre sí a través de la corteza del planeta. La conexión no es necesariamente perfecta (por ejemplo, 0Ω, pero es una impedancia bastante baja).
Dado que la tierra y Marte están aislados eléctricamente entre sí por muchos millones de kilómetros de vacío extremadamente duro, no habría camino para que la corriente regrese. Como tal, terminaría con algo que actuaba como un condensador, como dijo Wouter van Ooijen.
Depende de la tierra return o de la pregunta sobre si completa el circuito, usando las palabras de la pregunta.
La parte confusa de su imagen es el generador de CA: se muestra sin sus dos terminales y rodeado por las aguas equipotenciales del Océano Atlántico. Por lo tanto, toda la corriente que crea permanecerá justo en el océano. Otro posible detalle engañoso (intencionalmente) de su pregunta es el símbolo tierra / tierra en Marte, y sospecho que esta es la raíz de sus problemas. Por lo tanto, ...
Me he tomado la libertad de reorganizar su configuración, simplemente utilizando otra imagen para el generador, con dos terminales. Un extremo del generador está conectado a la Tierra (ⴲ), el otro va a una bombilla y de allí a Marte (♂), completa con la barra de cobre que mencionas. Tenga en cuenta que la bombilla permanece apagada ("off").
Sideseaquelacorrientefluyayquelabombillaestéencendida,necesitauncablereturn,cerrandoelcircuitodeestamanera:
Para que el circuito funcione, no necesita que nada esté conectado a tierra o conectado a tierra , lo que necesita es un circuito completo en el que la corriente pueda fluir en un bucle. . Para divertirnos, usemos el símbolo de tierra / tierra arbitrariamente y creamos un circuito que es Earthed y otro que es Marsed . Tenga en cuenta que este es solo un símbolo adicional utilizado a nuestra discreción para obtener una referencia común para todo el asunto, no es algo que necesitamos para que el circuito funcione.
Lo que realmente necesitamos para que el circuito funcione es el cable de retorno de Marte a la Tierra. Este cable de retorno en realidad pone a Marte y la Tierra en el mismo potencial, por lo que incluso podemos considerar que la Tierra está marsada y que Marte está conectado a tierra . Esta es la misma disposición, no importa si usamos no, uno o dos símbolos Tierra / Tierra:
Ahora,puedequedarunaúltimapregunta:¿Quésucedesiusamosunsímbolodetierraenlaprimeraimagen,elquenotieneelcablederetorno?Así:
O esto:
Bueno,labombillasequedaapagada.Nuevamente:noeselsímbolo,eselcablederetornoquesenecesita,ynolotenemosenningunadelasdosúltimasimágenes.
Hmmm...SialcircuitorealmentenoleimportaelsímboloTierra/Tierra,¿porquéestancomúnmenteusadoportantos?¿Cuáleselpunto?
Miraesto:
La bombilla está encendida, pero falta el enlace de retorno. Esto es posible porque, usando ground symbol magic , todas las partes de un diagrama de circuito que están conectadas a un símbolo de tierra se consideran conectadas, incluso si nadie se tomó el tiempo para dibujar los cables que se conectan Todos los bits a tierra de un circuito.
Todos son iguales, solo usan una notación diferente:
El símbolo tierra / tierra es tan útil que lo usamos a menudo, y cuando estamos descuidados, a veces ni siquiera prestamos atención a llamarla tierra o tierra. Hablando estrictamente, un circuito a tierra está conectado a tierra o tierra de seguridad (literalmente: una barra grande al lado de su casa o jardín, conducida a tierra), y se puede conectar un circuito a tierra al extremo (-) de un dispositivo con batería , sin conexión real a tierra real. Esto es confuso, pero es una jerga y todos lo usan.
Con todo este conocimiento, puedes descubrir por qué esto es bastante divertido ( fuente de imagen ) ...
Nota (1): He usado los símbolos astronómicos (ⴲ, ♂) para una razón. Al hacerlo, tuve la libertad de usar el símbolo eléctrico de la Tierra. en cualquier planeta.
Nota (2): El generador de A.C. también podría ser una batería de D.C. Para el Para comprender esta configuración, puede pensar en una fuente de CA al igual que lo haría con una batería que se invierte 50 o 60 veces una segundo (dependiendo de las normas nacionales). Para explicar por qué D.C. No funciona bien en la tierra y en el suelo, sin retorno físico. Alambre, hecho de metal, considere la electrólisis y la humedad en el terreno, para empezar ... Esta es toda una 'otra historia ...
Es mejor abandonar la palabra "suelo". Un nodo de su circuito está conectado a tierra, el otro está dañado. Estos son motivos separados.
No tenemos que ir al espacio para crear terrenos desconectados. En el siguiente esquema, V1 suministra 120 VRMS a 60 Hz, y que XFMR1 y XFMR2 son transformadores de aislamiento 1: 1. Cada uno crea su propio dominio eléctrico donde un nodo se puede identificar como tierra y otro como "caliente". La corriente no puede fluir del "calor" en un dominio y la tierra en el otro, por la falta de un circuito completo, por lo que la lámpara no puede brillar.
Desafortunadamente, nunca he estado en Marte, así que no hay manera de probar esta teoría. El 120v 60hz de un generador se calibra desde tierra. En otras palabras, estamos utilizando la carga de la Tierra como referencia cero. La referencia puede ser analógica de velocidad. Por ejemplo, ¿qué tan rápido te mueves? Eso depende de lo que lo compares con: eres punto de partida; el centro de la tierra; el sol; el centro galáctico; O, la persona a tu lado en una carrera. Yo postulo que el voltaje a tierra es lo mismo. Entonces, el voltaje neto para un circuito conectado a tierra sería 120v +/- la diferencia de carga entre la Tierra y Marte. Si pudiera, probaría esta teoría midiendo el voltaje de un circuito conectado a tierra en Marte con una fuente de voltaje conocida. Debido a que se calibró a la Tierra, la diferencia definiría la carga de Mar con respecto a la de la Tierra.
El problema es que el dibujo que presentas no contiene un bucle cerrado, por lo que no debe circular ninguna corriente.
Sin embargo, esto es posible en algunos casos:
puedes poner en la Tierra algo de carga y la corriente fluirá hasta que las cargas de dos planetas sean iguales, por ejemplo, puedes tomar algunos electrones de Marte y enviarlos a la Tierra,
si usa CA, existe una capacitancia entre ellos (consulte respuesta de Wouter van Ooijen ) , que cierra el bucle,
si la carga de la Tierra es diferente de cero (caso 1), hay un campo magnético a su alrededor, ya que gira alrededor del Sol, el cual (de alguna manera) podría usarse para inducir voltaje entre los planetas. No puedo imaginar cómo se podría controlarlo.
Mi respuesta es, sí, es posible, pero por el momento solo de forma teórica.
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