Haga que la energía de un condensador en el mar

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En primer lugar, lamento mi inglés, no es mi lengua materna.

Declaración de problema:

Un capacitor cilíndrico se coloca en el mar de modo que cuando llega una ola (el agua sube), el agua se convierte en el condensador dieléctrico, cuando la ola ha pasado (el agua baja) el aire se convierte en el dieléctrico. Así que ahora, cuando el agua está en su nivel más alto, conecto una batería al condensador.

Cuandoelaguadesciendealdesconectarelcondensadordelabatería,secreaunsistemaaisladoenelquelacargapermanececonstanteypuedecambiarladiferenciadepotencialentrelasplacasdeloscondensadores.

Lafuerzadegravedadhacequeelaguaqueestabaentrelasplacasdeloscondensadoresdisminuya,porloquereducelacapacitanciadeloscondensadores.Laconstantedieléctricadelaguaesbastantealta(aproximadamente81)yelcambiodecapacitanciatambiénesbastantealto.

Lacargasemantuvoigualperoladiferenciadepotencialentrelasplacasdeloscondensadoreshaaumentado.Estosignificaquelaenergíaenelsistemahaaumentado.Asíqueencontréunaformadeobtenerenergíadelmovimientodelasolassinmovercuerpos...pero...

  1. Expliqueporquéestesistemaenlaprácticanopuedefuncionarrealmente.
  2. Pienseencómohacerquefuncione(inclusosisereduceelrendimiento,nodebeconsiderarsecómohacerqueelcondensadorsemantengaalamismaaltura).
  3. Calculelacantidaddeenergíaquesepuedeobtenerconestedispositivo.

Elintentodesolución

Creoqueestonofuncionaporqueelaguademarnosedestila,loquesignificaqueconducelacorriente.Asíqueahorahayunacorrientequefluyeatravésdelasplacasdeloscondensadoresquecreoquedañaríaelcondensadorensí.¿Otalvezlabateríasedañeporqueelcondensadorconaguademarenelinteriorprovocauncortocircuito?

Paraquefuncione,creoqueunonecesitaríaponeraguadestiladaenelcondensadoruotromaterialaislanteysubirybajarelcondensadorgraciasalmovimientodelasolas.

Notengolamenorideadecómoestimarlacantidaddeenergíaquesepuedeobtenerconestedispositivo.

Sinomeequivoco,laenergíaenuncondensadorcilíndricosecalculadelasiguientemanera:

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

Así que pensé en calcular 

Uw = energy when the capacitor is filled with water

y luego

Ua = energy when the capacitor is filled with air

y luego haciendo

Uw-Ua = energy generated by the device

Pero no estoy seguro de que esto sea correcto.

¿Qué piensas?

    
pregunta Maial

1 respuesta

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Sí, puedes convertir la energía de las olas en energía eléctrica de esta manera (pero es terriblemente ineficiente, hay formas mucho mejores de extraer energía de las ondas).

Dos ecuaciones cubren lo que estás proponiendo. La primera es la relación entre carga, capacitancia y voltaje:

$$ Q = C \ cdot V $$

El segundo es la relación entre energía, capacitancia y voltaje:

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

Comience poniendo una carga en un capacitor que esté lleno de agua y luego retire el agua. La primera ecuación nos dice que si la capacitancia disminuye en un factor de 81, entonces la tensión debe aumentar en el mismo factor, porque en este punto, la carga no puede ir a ninguna parte.

¡Pero la segunda ecuación dice que si el condensador tenía una cierta cantidad de energía con el agua en él, después, tiene 81 veces más! La capacidad disminuyó en un factor de 81, pero \ $ V ^ 2 \ $ aumentó en un factor de 81 2 . E debe aumentar en un factor de 81 para mantener la ecuación equilibrada.

¿De dónde viene esta energía? Se necesita trabajo físico para eliminar un dieléctrico de un condensador cargado. En este caso, la energía potencial de la masa de agua dentro del capacitor se redujo cuando la gravedad la extrajo durante la parte baja de la onda. Y cuando llega el próximo pico, la energía de la onda hace que el agua retroceda contra la gravedad.

Cuando pones números reales y físicos en los valores de C y V con los que puedes trabajar de manera realista, pronto te darás cuenta de que el poder (energía por tiempo) que puedes extraer es minúsculo. .

    
respondido por el Dave Tweed

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