สามารถขับเคลื่อนวงจรจากโลกด้วยพื้นดินบนดาวอังคารได้หรือไม่?

คุณสามารถใช้ลวดร้อน (120v 60 hz) จากโลกและแกนทองแดงเสียบเข้าไปในร่างกายนอกดาวอื่น (ดาวอังคาร) เพื่อเสร็จสิ้นวงจร? หากความต้านทานไม่ได้เป็นสิ่งที่ต้องกังวล (แกล้งทำเป็นดาวอังคารอยู่ห่างออกไปหนึ่งไมล์

ฉันเคยถามเรื่องนี้มาก่อนในที่อื่นและได้รับคำตอบที่ขัดแย้งกันจริงๆ

ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าระหว่างดาวอังคารกับโลกซึ่งเราไม่รู้ ไม่น่าเป็นไปได้ที่แรงดันไฟฟ้านี้จะเป็น 0 และอาจมหาศาล วงจรของคุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใกล้เคียงกันส่งผลให้สิ่งที่อาจเป็นความล้มเหลวที่น่าทึ่งของเครื่องปิ้งขนมปังอวกาศ

การล้างอากาศ

ความคิด "สำหรับกระแสไหลจะต้องมีการเชื่อมต่อกับโลก" เป็นหนึ่งที่ร่วมกันและมันเป็นเท็จโดยสิ้นเชิง หากความเข้าใจผิดเป็นจริงวงจรบนเครื่องบินและดาวเทียมจะไม่ทำงานเนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อกับโลก มันค่อนข้างชัดเจนว่าวงจรเช่นทำที่ทำงานและที่มีการเชื่อมต่อไปยังโลกคือไม่จำเป็นทั้งหมดสำหรับวงจรบางอย่างที่จะทำงานอย่างถูกต้อง ความเข้าใจผิดเกิดขึ้นจากแนวคิดของการต่อสายดินแต่จำไว้ว่ากราวด์นั้นเป็นเพียงแรงดันอ้างอิง มันไม่จำเป็นต้องเป็นโลก อาจเป็นดาวอังคารหรือศักย์ไฟฟ้าอื่น ๆ

ประการที่สองสำหรับกระแสไหลวงจรไม่จำเป็นต้องที่จะทำให้วงปิดทางร่างกาย หากจุด A ได้รับการแก้ไขที่และจุด B ได้รับการแก้ไขที่พวกเขาไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อทางกายภาพเพื่อให้คุณสมบัตินี้เป็นจริง เมื่อเราเชื่อมต่อตัวต้านทานระหว่างจุด A และจุด B ในปัจจุบันจาก B ไป A จะตามกฎของโอห์ม บางครั้งมันเป็นประโยชน์ในการเป็นสัญลักษณ์$0V$$V_b$$I_{BA} = V_b/R$สายทุกองค์ประกอบกับแรงดันอ้างอิงพื้นดิน วิธีนี้เราสามารถนึกถึงพื้นดินที่เชื่อมต่อกับจุด A และเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับจุด B ในกรณีนี้จุดสองจุดยังคงไม่ต้องเชื่อมต่อทางร่างกาย แต่อาจได้รับการพิจารณาว่าเป็นสัญลักษณ์เชื่อมต่อ ในกรอบนี้คิดว่าโลกเป็นจุดที่มีแรงดันอ้างอิงของเราและดาวอังคารเป็นจุด B กับแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักบาง{}$0V$$V_{mars}$

ต่อกับดาวอังคาร

สมมติว่าเราสามารถเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าในอุดมคติได้เกือบทุกที่ (สมมติว่าเรามีพอร์ทัลเล็ก ๆ ที่มีประโยชน์) กฎทางกายภาพที่ควบคุมกระแสไฟฟ้านั้นเหมือนกันทุกหนทุกแห่งในจักรวาล ดังนั้นจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณต่อวงจรกับพื้นในเปลือกดาวอังคารโดยใช้พอร์ทัลนี้ ที่จริงแล้วมันขึ้นอยู่กับว่าคืออะไร:$V_{mars}$

กรณีที่ 1 ,$V_{mars} \approx V_{earth} = 0V$

ในกรณีนี้วงจรของคุณทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบตามปกติ วงจรของคุณไม่ทราบว่าเชื่อมต่อกับดาวอังคารและไม่ใช่โลกเนื่องจากวงจรไฟฟ้ามีศักยภาพเท่ากัน

กรณีที่ 2 ,หรือV เมตรR s « V อีR T H = 0 $V_{mars} \gg V_{earth} = 0V$$V_{mars} \ll V_{earth} = 0V$

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าของดาวอังคารแตกต่างอย่างมากจากแรงดันไฟฟ้าของโลกกระแสจะยังคงไหลอย่างแน่นอน แต่วงจรของคุณอาจไม่ทำงานตามที่คุณคาดหวัง มันอาจจะพัดฟิวส์โค้งทุกอย่างเชื่อมในบริเวณใกล้เคียงหรือเพียงกลายเป็นไอเครื่องปิ้งขนมปังเล็ก ๆ ของเราที่กล้าหาญขึ้นอยู่กับเพียงวิธีใหญ่เป็น$V_{mars}$

แรงดันไฟฟ้าระหว่างดาวอังคารกับโลก

เราไม่รู้จริงๆว่าจะเป็นอย่างไรเนื่องจากเราไม่ทราบว่าประจุสุทธิของโลกหรือดาวอังคาร มีบทความเรื่อง " การสนทนาเรื่องประจุไฟฟ้าสุทธิของโลก " ซึ่งให้เงื่อนงำแก่เรา:$V_{mars}$

... รวมเป็นเวลานานพอสมควรกระแสสุทธิเข้าหรือออกจากโลกจะต้องเป็นศูนย์ ถ้ามันไม่ได้ศักยภาพของโลกจะสร้างขึ้นตามขนาดที่ไม่มีแรงสามารถ "ยิง" พุ่งเข้าใส่ความชันที่อาจเกิดขึ้น - และเมื่อถึงสถานะนี้แล้วกระแสสุทธิจะเป็นศูนย์แน่นอน นี่คือดุลยภาพแบบไดนามิก

ปัญหาของประจุสุทธิบนโลก (และของเหลว) ที่เป็นของแข็ง (เช่นโลก) นั้นแทบจะไม่สามารถตอบได้โดยเริ่มจากความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าสู่ร่างกายนั้นเป็นศูนย์ (ตลอดเวลาหรือโดยเฉลี่ยในระยะเวลานาน); ไม่ได้อยู่ในกรอบของ "ภาพคลาสสิคของกระแสไฟฟ้าในบรรยากาศ" ดูเหมือนจะไม่มีวิธีการปฏิบัติที่ใช้วัดได้

โดยพื้นฐานแล้วเราสามารถสันนิษฐานได้ว่าโลกและดาวอังคารแต่ละคนมีค่าใช้จ่ายตามดุลยภาพตามลำดับ แต่เราไม่มีทางรู้ได้ว่าประจุเหล่านี้มีประจุเป็นบวกเป็นกลางลบหรืออะไรคือขนาดของประจุ เนื่องจากเราไม่ทราบค่าใช้จ่ายสุทธิของดาวเคราะห์ที่เกี่ยวข้องเราจึงไม่สามารถประมาณแรงดันไฟฟ้าระหว่างพวกเขาได้

ฉันคิดว่าคำตอบนั้นใช่แล้วแม้ว่าจะไม่ใช่เหตุผลที่คุณคิด

มีปัญหาในทางปฏิบัติสองถึงแม้ว่าคุณจะเข้าถึงกลวิธี SF ของคุณและดึงสายเคเบิลที่ไม่สามารถทำลายได้ออกไป 400 ล้านกม.

สิ่งแรกของสิ่งเหล่านี้คือ "ลมสุริยะ": กระแสของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าด้วยความเร็วสูงจากดวงอาทิตย์ ซึ่งจะประกอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระและโปรตอน พวกมันได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กของโลก การเข้าสู่ชั้นบรรยากาศทำให้เกิดแสงออโรร่าเช่นแสงเหนือ ผลกระทบของลมสุริยะอาจส่งผลให้ประจุสุทธิของโลกหรือดาวอังคารไม่เป็นศูนย์ ซึ่งอาจส่งผลให้มีการปล่อยประจุไฟฟ้าคล้ายฟ้าผ่าที่มีขนาดใหญ่มาก ดูเช่นคำถามนี้

ลวดยังเป็นตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าแม้ว่าจะมีสายดิน (marsed?) ที่ปลายทั้งสอง ให้ความยาวของมันนี้อาจมีขนาดใหญ่

นอกจากนี้ยังเป็นเสาอากาศด้วยดังนั้นมันจะรับสัญญาณรบกวน RF จากแสงอาทิตย์

สมมติว่าเราเพิกเฉยต่อสิ่งเหล่านั้นทั้งหมด มีเอฟเฟกต์อื่นที่เข้ามาในการเล่น ความยาวคลื่น 50Hz ไฟเป็นเพียง 6000km ดังนั้นสายเคเบิลของคุณจะทำงานเป็นสายส่ง ณ จุดใดก็ตามที่กระแสจะไหลกลับไปกลับมา

คุณสามารถจำลองมันเป็นเสาอากาศโมโนโพลที่มีขนาดใหญ่มากและมีทรงกลมแบบไม่เหนี่ยวนำในตอนท้ายเช่นเสาอากาศในรถยนต์ที่มีลูกปิงปองอยู่ สมมติว่าคุณมีแหล่งพลังงานขนาดใหญ่พอที่จะเอาชนะการสูญเสียความต้านทานในสายคุณสามารถประกบกัน AC สมัครของคุณและมันจะทำงาน คุณอาจต้องการมากกว่า 120V ที่จุดสิ้นสุดการขับขี่เพื่อให้ได้ 120V ที่กึ่งกลางสายแม้ว่าสายเคเบิลของคุณจะยิ่งยวดก็ตาม

ทั้งสองศพจะสร้างตัวเก็บประจุ (เล็กมากมาก) ดังนั้นวงจรจะถูกปิดอย่างแน่นอนและกระแส (มีขนาดเล็กมากมาก) สามารถไหลได้

นั่นคือคำตอบที่ถูกต้องตามหลักวิชา ในทางปฏิบัติปัจจุบันจะมีขนาดเล็กมากสำหรับเกือบทุกวัตถุประสงค์ที่เราสามารถเรียกมันว่าเป็นศูนย์

สำหรับเจตนาและวัตถุประสงค์ทั้งหมดไม่มี

การเชื่อมต่อ "โลก" ทำงานโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแท่งดินทั้งหมดที่อยู่ในพื้นดินของดาวเคราะห์ดวงเดียวนั้นเชื่อมต่อกันอย่างมีประสิทธิภาพผ่านเปลือกโลกของโลก การเชื่อมต่อไม่จำเป็นต้องสมบูรณ์แบบ (เช่น 0 but แต่มีความต้านทานต่ำ)

เนื่องจากโลกและดาวอังคารถูกแยกด้วยไฟฟ้าจากสูญญากาศที่ยากมากหลายล้านกิโลเมตรจึงไม่มีเส้นทางสำหรับกระแสที่จะย้อนกลับไป ดังนั้นคุณจะปิดท้ายด้วยบางสิ่งที่ทำตัวเหมือนตัวเก็บประจุอย่างที่ Wouter van Ooijen กล่าว

ขึ้นอยู่กับพื้นตอบกลับหรือคำถามที่ว่าคุณทำครบวงจรโดยใช้คำจากคำถาม

ส่วนที่ทำให้เกิดความสับสนในรูปภาพของคุณคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ: มันจะแสดงโดยไม่มีขั้วสองขั้วและล้อมรอบด้วยน่านน้ำแห่งมหาสมุทรแอตแลนติก ดังนั้นทุกกระแสที่มันสร้างขึ้นจะยังคงอยู่ในมหาสมุทร รายละเอียดที่อาจทำให้เข้าใจผิดของคำถามของคุณอีกประการหนึ่งคือสัญลักษณ์แผ่นดิน / พื้นดินบนดาวอังคารและฉันสงสัยว่านี่เป็นสาเหตุของปัญหาของคุณ ดังนั้น ...

ฉันมีอิสระในการจัดเรียงการตั้งค่าของคุณใหม่เพียงแค่ใช้รูปภาพอื่นสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมขั้วสองตัว ปลายด้านหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับ Earth (ⴲ) ปลายอีกด้านหนึ่งไปยังหลอดไฟและจากที่นั่นไปยังดาวอังคาร (♂) พร้อมด้วยแท่งทองแดงที่คุณพูดถึง โปรดทราบว่าหลอดไฟยังคงมืดสนิท ("ปิด")

หากคุณต้องการให้กระแสไหลและหลอดไฟเปิดอยู่คุณจะต้องใช้ลวดตีกลับเพื่อปิดวงจรดังนี้:

เพื่อให้วงจรทำงานคุณไม่ต้องการสิ่งใดที่จะต้องต่อสายดินหรือต่อสายดินสิ่งที่คุณต้องการคือวงจรทั้งหมดที่กระแสสามารถไหลเป็นวงจรได้ เพื่อความสนุกสนานของมันขอใช้สัญลักษณ์แผ่นดิน / พื้นดินโดยพลการและสร้างวงจรหนึ่งที่ลงดินและหนึ่งที่Marsed โปรดทราบว่านี่เป็นเพียงสัญลักษณ์เพิ่มเติมที่ใช้ในการพิจารณาตามดุลยพินิจของเราเพื่อรับการอ้างอิงทั่วไปสำหรับทุกสิ่ง - ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการสำหรับวงจรในการทำงาน

สิ่งที่เราต้องการจริงๆสำหรับการทำงานของวงจรคือสายคืนจากดาวอังคารสู่โลก สายการส่งคืนนี้ทำให้ดาวอังคารและโลกมีศักยภาพเท่ากันดังนั้นเราจึงสามารถพิจารณาว่าโลกถูกแยกและดาวอังคารเป็นดิน - นี่คือการจัดเรียงเดียวกันไม่ว่าเราจะใช้สัญลักษณ์ Earth / Ground หนึ่งหรือสอง:

ตอนนี้อาจมีคำถามสุดท้ายเหลืออยู่: จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราใช้สัญลักษณ์กราวด์ในภาพแรกคำถามที่ไม่มีเส้นลวดคืน แบบนี้:

หรือสิ่งนี้:

หลอดยังคงปิดอยู่ อีกครั้ง: มันไม่ได้เป็นสัญลักษณ์มันเป็นสายการส่งคืนที่จำเป็นและเราไม่ได้มีในสองภาพสุดท้าย

อืม ... ถ้าวงจรไม่สนใจสัญลักษณ์ Ground / Earth จริง ๆ ทำไมมันจึงถูกใช้โดยคนมากมาย? ประเด็นคืออะไร?

ลองดู:

หลอดไฟเปิดอยู่ แต่ไม่มีลิงก์ย้อนกลับ สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะการใช้เวทมนตร์สัญลักษณ์ภาคพื้นดินทุกส่วนของแผนภาพวงจรที่ติดกับสัญลักษณ์ภาคพื้นนั้นได้รับการพิจารณาว่าเชื่อมต่อกันแม้ว่าจะไม่มีใครใช้เวลาในการวาดสายจริง ๆ ที่เชื่อมต่อบิตที่มีสายดินทั้งหมดของวงจร .

สิ่งเหล่านี้เหมือนกันทั้งหมดโดยใช้สัญลักษณ์ที่แตกต่าง:

สัญลักษณ์กราวด์ / เอิร์ ธ มีประโยชน์มากจนเราใช้บ่อยๆและเมื่อเราเลอะเทอะบางครั้งเราก็ไม่ได้สนใจที่จะเรียกมันว่ากราวด์หรือโลกอย่างถูกต้อง พูดอย่างเคร่งครัดวงจรต่อสายดินเชื่อมต่อกับโลกหรือพื้นดินที่ปลอดภัย (ตัวอักษร: แท่งขนาดใหญ่ที่อยู่ติดกับบ้านหรือสวนของคุณขับเข้าไปในพื้นดิน) และวงจรต่อลงดินสามารถเชื่อมต่อกับ (-) ปลายของอุปกรณ์ขับเคลื่อนแบตเตอรี่ โดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับพื้นจริง นี่คือความสับสน แต่มันเป็นศัพท์แสงและทุกคนใช้มัน

ด้วยความรู้ทั้งหมดนี้คุณสามารถเข้าใจได้ว่าทำไมมันถึงตลกมาก ( แหล่งรูปภาพ ) ...

• หมายเหตุ (1): ฉันใช้สัญลักษณ์ดาราศาสตร์ (ⴲ, ♂) ด้วยเหตุผล ในการทำเช่นนั้นฉันมีอิสระที่จะใช้สัญลักษณ์ Earth บนดาวเคราะห์ทั้งสอง

• หมายเหตุ (2): เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC อาจเป็นแบตเตอรี่ DC เพื่อจุดประสงค์ในการทำความเข้าใจกับการตั้งค่านี้คุณสามารถนึกถึงแหล่งที่มาของ AC เหมือนกับว่าคุณใช้แบตเตอรี่ที่มีการย้อนกลับ 50 หรือ 60 ครั้งต่อวินาที (ขึ้นอยู่กับมาตรฐานแห่งชาติ) เพื่ออธิบายว่าทำไม DC ถึงไม่สามารถทำงานได้ดีบนโลกและบนพื้นดินโดยไม่มีลวดคืนทางกายภาพทำจากโลหะพิจารณาอิเล็กโทรไลซิสและความชื้นในพื้นดินเริ่มต้นด้วย ... นี่คือเรื่องราวทั้งหมดที่ ...

เป็นการดีกว่าที่จะละทิ้งคำว่า "พื้นดิน" โหนดหนึ่งของวงจรของคุณนั้นต่อลงดินอีกโหนดหนึ่งจะถูกรวมเข้าด้วยกัน เหล่านี้เป็นบริเวณแยกต่างหาก

เราไม่ต้องไปที่ที่ว่างเพื่อสร้างพื้นที่ที่ไม่ได้เชื่อมต่อ ในรูปแบบต่อไปนี้ V1 ให้ 120 VRMS ที่ 60 Hz และ XFMR1 และ XFMR2 เป็น 1: 1 หม้อแปลงแยก แต่ละคนสร้างโดเมนไฟฟ้าของตัวเองที่สามารถระบุโหนดเป็นพื้นดินและอื่น ๆ ที่เป็น "ร้อน" ปัจจุบันไม่สามารถไหลจาก "ร้อน" ในโดเมนเดียวและพื้นดินอื่น ๆ สำหรับการขาดวงจรที่สมบูรณ์และดังนั้นหลอดไฟไม่สามารถเรืองแสง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

น่าเสียดายที่ฉันไม่เคยไปดาวอังคารดังนั้นจึงไม่มีวิธีทดสอบทฤษฎีนี้ 120v 60hz จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกสอบเทียบจากพื้นดิน กล่าวอีกนัยหนึ่งเรากำลังใช้ประจุของโลกเป็นค่าอ้างอิงศูนย์ การอ้างอิงสามารถทำให้ความเร็วเป็นแบบอะนาล็อกได้ ตัวอย่างเช่นคุณเคลื่อนไหวเร็วแค่ไหน ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังเปรียบเทียบกับ: คุณกำลังเริ่มต้น ศูนย์กลางของโลก; ดวงอาทิตย์; ศูนย์กาแลคซี; หรือบุคคลที่อยู่ถัดจากคุณในการแข่งขัน ฉันอ้างว่าแรงดันไฟฟ้ากับพื้นเป็นสิ่งเดียวกัน ดังนั้นแรงดันสุทธิสำหรับวงจรที่ต่อสายดินจะเป็น 120v +/- ความแตกต่างของประจุระหว่างโลกกับดาวอังคาร ถ้าฉันสามารถฉันจะทดสอบทฤษฎีนี้โดยการวัดแรงดันไฟฟ้าของวงจรที่ต่อสายดินบนดาวอังคารด้วยแหล่งแรงดันไฟฟ้าที่รู้จัก เพราะมันถูกปรับเทียบกับโลกความแตกต่างจะกำหนดค่าใช้จ่ายของมาร์ที่เกี่ยวกับโลก

ปัญหาคือว่ารูปวาดที่คุณนำเสนอไม่มีวงปิดดังนั้นจึงไม่มีกระแสควรไหล

อย่างไรก็ตามนี่อาจเป็นไปได้ในบางกรณี:

1. คุณสามารถใส่ประจุบนโลกและกระแสจะไหลไปเรื่อย ๆ จนกว่าประจุของดาวเคราะห์สองดวงจะเท่ากันตัวอย่างเช่นคุณสามารถนำอิเลคตรอนบางส่วนจากดาวอังคารและส่งไปยังโลก

2. ถ้าคุณใช้ AC มีประจุระหว่างกัน (ดูคำตอบของ Wouter van Ooijen ) ซึ่งปิดลูป

3. ถ้าประจุของโลกแตกต่างจากศูนย์ (กรณีที่ 1) จะมีสนามแม่เหล็กอยู่รอบ ๆ เนื่องจากมันหมุนรอบดวงอาทิตย์ซึ่งอาจใช้แรงกระตุ้นระหว่างดาวเคราะห์ได้ ฉันไม่สามารถจินตนาการได้ว่าจะควบคุมมันได้อย่างไร

คำตอบของฉันคือว่าใช่ - เป็นไปได้ แต่ในขณะนี้เท่านั้นในทางทฤษฎี