สร้างพลังงานจากตัวเก็บประจุในทะเล

ก่อนอื่นต้องขออภัยเกี่ยวกับภาษาอังกฤษของฉันมันไม่ใช่ภาษาแม่ของฉัน

คำชี้แจงปัญหา:

ตัวเก็บประจุทรงกระบอกถูกวางไว้ในทะเลเพื่อที่ว่าเมื่อคลื่นมาถึง (น้ำขึ้นไป) น้ำจะกลายเป็นตัวเก็บประจุไดอิเล็กตริกเมื่อคลื่นผ่าน (น้ำลดลง) อากาศจะกลายเป็นอิเล็กทริก ดังนั้นเมื่อน้ำอยู่ที่ระดับสูงสุดฉันจึงต่อแบตเตอรี่เข้ากับตัวเก็บประจุ

เมื่อน้ำลดลงฉันถอดตัวเก็บประจุออกจากแบตเตอรี่สิ่งนี้จะสร้างระบบแยกที่ประจุยังคงที่และสามารถเปลี่ยนความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างแผ่นประจุ

แรงโน้มถ่วงทำให้น้ำที่อยู่ระหว่างแผ่นเก็บประจุลงไปและลดความจุของตัวเก็บประจุ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของน้ำค่อนข้างสูง (ประมาณ 81) และการเปลี่ยนแปลงของความจุก็ค่อนข้างสูงเช่นกัน

ประจุยังคงเหมือนเดิม แต่ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าพลังงานในระบบเพิ่มขึ้น ดังนั้นฉันจึงพบวิธีที่จะเก็บเกี่ยวพลังงานจากการเคลื่อนไหวของคลื่นโดยไม่ต้องเคลื่อนย้ายร่างกาย .... แต่ ....

1. อธิบายว่าทำไมระบบนี้ในทางปฏิบัติไม่สามารถใช้งานได้จริง
2. คิดเกี่ยวกับวิธีทำให้มันใช้งานได้ (แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพลดลงวิธีที่จะทำให้ตัวเก็บประจุอยู่ที่ความสูงเท่ากันนั้นไม่ควรนำมาพิจารณา)
3. ประมาณจำนวนพลังงานที่จะถูกสร้างขึ้นจากอุปกรณ์ดังกล่าว

ความพยายามในการแก้ปัญหา

ฉันคิดว่าสิ่งนี้ไม่ทำงานเพราะน้ำทะเลไม่ได้กลั่นซึ่งหมายความว่ามันดำเนินการในปัจจุบัน ตอนนี้มีกระแสไหลผ่านแผ่นประจุซึ่งฉันคิดว่าจะทำให้ตัวเก็บประจุเสียหาย หรือแบตเตอรี่อาจได้รับความเสียหายเนื่องจากตัวเก็บประจุที่มีน้ำทะเลอยู่ภายในทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร

เพื่อให้ทำงานได้ฉันคิดว่าจะต้องใส่น้ำกลั่นลงในตัวเก็บประจุหรือวัสดุฉนวนอื่นและทำให้ตัวเก็บประจุขึ้นและลงด้วยการเคลื่อนไหวของคลื่น

ฉันไม่รู้จริง ๆ ว่าจะประเมินพลังงานที่เกิดขึ้นจากอุปกรณ์ดังกล่าวได้อย่างไร

หากฉันไม่ได้คำนวณพลังงานผิดพลาดในตัวเก็บประจุทรงกระบอกจะคำนวณดังนี้:

ดังนั้นฉันคิดเกี่ยวกับการคำนวณ

Uw = energy when the capacitor is filled with water

แล้ว

Ua = energy when the capacitor is filled with air

แล้วทำ

Uw-Ua = energy generated by the device

แต่ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งนี้ถูกต้อง

คุณคิดอย่างไร?

ใช่คุณสามารถแปลงพลังงานคลื่นเป็นพลังงานไฟฟ้าในลักษณะนี้ (แต่มันไม่มีประสิทธิภาพอย่างน่ากลัว - มีวิธีที่ดีกว่ามากในการดึงพลังงานจากคลื่น)

สมการสองรายการครอบคลุมสิ่งที่คุณเสนอ แรกคือความสัมพันธ์ระหว่างประจุความจุและแรงดันไฟฟ้า:

ประการที่สองคือความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานความจุและแรงดันไฟฟ้า:

เริ่มต้นด้วยการใส่ประจุบนตัวเก็บประจุที่เต็มไปด้วยน้ำแล้วเอาน้ำออก สมการแรกบอกเราว่าถ้าความจุลดลงจาก 81, แรงดันจะต้องเพิ่มขึ้นด้วยปัจจัยเดียวกันเพราะ ณ จุดนี้ประจุไม่สามารถไปได้ทุกที่

แต่สมการที่สองบอกว่าถ้าตัวเก็บประจุมีพลังงานจำนวนหนึ่งกับน้ำในนั้นหลังจากนั้นจะมี 81 เท่า! การประจุกระแสไฟลงไปโดยปัจจัยที่ 81 แต่ขึ้นไปโดยมีปัจจัยจาก 81 2 E ต้องเพิ่มขึ้น 81 เท่าเพื่อรักษาสมดุลให้สมการ$V^2$

พลังงานนี้มาจากไหน ใช้งานทางกายภาพเพื่อลบไดอิเล็กทริกจากตัวเก็บประจุที่มีประจุ ในกรณีนี้พลังงานศักย์ของมวลน้ำภายในตัวเก็บประจุจะลดลงเมื่อแรงโน้มถ่วงดึงออกมาในช่วงส่วนล่างของคลื่น และเมื่อจุดสูงสุดถัดไปมาพร้อมพลังงานในคลื่นจะผลักน้ำกลับขึ้นมาพร้อมกับแรงโน้มถ่วง

เมื่อคุณใส่จำนวนจริงตัวเลขทางกายภาพสำหรับค่า C และ V ที่คุณสามารถใช้งานได้ตามจริงคุณจะรู้ว่าพลังงาน (พลังงานต่อเวลา) ที่คุณสามารถดึงออกมานั้นมีค่าน้อยที่สุด