Hoe om atmosferiese elektrisiteit te benut?

 

 Die benutting van atmosferiese elektrisiteit is 'n intrige konsep wat uitvinders en wetenskaplikes al eeue lank gefassineer het. Die aarde se atmosfeer is gevul met elektriese energie in die vorm van statiese elektrisiteit , weerlig en ander natuurlike elektrostatiese verskynsels . Terwyl grootskaalse benutting van atmosferiese elektrisiteit nie algemeen vir praktiese gebruik aangeneem is nie (behalwe vir navorsing en weerligstokke vir beskerming), is daar metodes en eksperimente wat die ontginning van hierdie energie ondersoek het.

Hier is 'n uiteensetting van hoe jy moontlik atmosferiese elektrisiteit kan benut, die wetenskap daaragter en eenvoudige metodes om daarmee te eksperimenteer.

1. Basiese beginsels van atmosferiese elektrisiteit

Atmosferiese elektrisiteit spruit uit verskeie natuurlike verskynsels, insluitend:

• Statiese elektrisiteit : Die opbou van elektriese ladings in die atmosfeer, veral tydens droë toestande.
• Ionosferiese lading : Die Aarde se ionosfeer is 'n elektries gelaaide laag van die atmosfeer wat 'n aansienlike hoeveelheid energie kan hou.
• Weerlig : 'n Dramatiese vorm van elektriese ontlading tussen wolke of tussen wolke en die grond.
• Regverdige weerstroom : Selfs op helder, sonnige dae is daar 'n klein maar aaneenlopende elektriese veld tussen die Aarde en die ionosfeer, wat ongeveer 100 volt per meter naby die Aarde se oppervlak meet.

Hierdie natuurlike elektriese verskynsels dui daarop dat daar baie energie in die atmosfeer is. Dit is egter kompleks om dit konsekwent en op 'n skaal wat nuttig is vir alledaagse toepassings te benut.

2. Hoe om atmosferiese elektrisiteit te benut: Metodes en idees

A. Grondstawe en kapasitors

Een van die eenvoudigste maniere om atmosferiese elektrisiteit te benut, is deur aardstawe te gebruik gekombineer met geleidende materiale wat lading kan "versamel" en stoor. Hier is 'n eenvoudige metode vir kleinskaalse eksperimentering:

Materiaal :

• Hoë geleidende staaf (soos 'n koper- of aluminiumstaaf) : Ideaal gesproke moet die staaf minstens 'n paar meter in die lug strek om atmosferiese statiese elektrisiteit aan te trek.
• Grondstaaf of -paal : 'n Tweede staaf wat in die grond ingedryf word om 'n verbinding met die Aarde te bewerkstellig.
• Kapasitors : Om die klein hoeveelhede lading wat mettertyd opbou, te stoor.
• Drade en diodes : Om 'n stroombaan te skep en die vloei van lading te rig.

Stappe :

1. Installeer die geleidende staaf : Plaas 'n lang staaf in die grond, maar maak seker dit is van die aarde geïsoleer (bv. gebruik 'n geïsoleerde basis). Hierdie staaf sal 'n statiese lading uit die atmosfeer versamel.
2. Installeer die aardstaaf : Plaas die grondstaaf direk in die grond op 'n afstand van die geleidende staaf. Die aardstaaf sal as die negatiewe terminaal optree.
3. Koppel kapasitors : Gebruik drade om 'n reeks kapasitors tussen die lang staaf en die aardstaaf te verbind. Die kapasitors sal die atmosferiese lading mettertyd stoor.
4. Laat lading ophoop : Met verloop van tyd sal die geleidende staaf 'n klein statiese lading uit die atmosfeer versamel. Kapasitors sal hierdie lading stoor, en jy kan dan die gestoorde energie in 'n klein toestel soos 'n LED ontlaai.

Beperkings : Hierdie metode versamel slegs klein hoeveelhede statiese elektrisiteit. Dit kan deur weerstoestande beïnvloed word en verskaf dalk nie genoeg energie vir grootskaalse toepassings nie.

B. Antenna-gebaseerde atmosferiese energie-versameling

Nog 'n metode is om groot antennas of elektrostatiese versamelaars te gebruik om atmosferiese elektrisiteit te benut, insluitend die natuurlike lading wat in redelike weerstoestande teenwoordig is.

Materiaal :

• Hoë-versterking antenna : 'n Antenna wat in staat is om tot in die atmosfeer te reik om energie van geïoniseerde lug te versamel.
• Diodegelykrigter : Om wisselstroom (AC) van atmosferiese fluktuasies na gelykstroom (DC) om te skakel.
• Grondstelsel : Behoorlike aarding is noodsaaklik om 'n pad te verskaf vir die elektrisiteit om te vloei.
• Kapasitor of battery : Om die vasgevang energie te stoor.

Stappe :

1. Installeer 'n antenna : Gebruik 'n lang antenna of draadskikking om atmosferiese energie te versamel. Hoe groter die oppervlak van die antenna, hoe meer lading kan jy versamel.
2. Koppel aan 'n gelykrigter : Die energie van die atmosfeer sal waarskynlik in die vorm van wisselende strome wees, so 'n gelykrigter sal dit omskakel na bruikbare GS.
3. Berg die energie : Gebruik kapasitors of 'n battery om die versamelde elektrisiteit oor tyd te stoor.
4. Gebruik die energie : Sodra dit gestoor is, kan die energie gebruik word om klein toestelle soos sensors, LED's of ander laekragtoerusting aan te dryf.

Beperkings : Die hoeveelheid energie wat met hierdie metode ingesamel word, is relatief klein en inkonsekwent. Dit kan werk vir lae-energie toepassings soos sensors of lae-krag toestelle.

C. Atmosferiese Energietorings (Tesla se visie)

Nikola Tesla het bekend gewerk aan metodes om atmosferiese elektrisiteit te benut, veral deur draadlose oordrag van energie . Sy idee was om groot torings, soos die Wardenclyffe-toring , te bou , wat atmosferiese energie sou versamel en dit draadloos oor lang afstande sou oordra.

Terwyl Tesla se grootse visie nooit ten volle verwesenlik is nie, inspireer sy basiese konsepte moderne eksperimente in draadlose energie-oordrag en gebruik van atmosferiese energie.

Hoe dit sou werk :

• Groot torings sou gebou word om atmosferiese elektrisiteit van die ionosfeer te versamel en uit te straal.
• Elektromagnetiese resonators kan gebruik word om die elektriese lading te ossilleer en dit draadloos oor te dra.
• Draadlose ontvangers sal die oorgedrade energie opvang en dit weer in bruikbare elektriese krag omskakel.

Uitdagings : Ten spyte van Tesla se baanbrekerswerk, is geen moderne grootskaalse implementering van sy idees volledig ontwikkel nie. Die ingenieursuitdagings van die insameling en verspreiding van atmosferiese energie op hierdie skaal is geweldig, en meer navorsing is nodig.

D. Gebruik weerlig (Ekstreem)

Weerlig is 'n kragtige vorm van atmosferiese elektrisiteit, met elke aanval wat miljoene volts en aansienlike hoeveelhede energie lewer. Om weerlig vas te vang is egter riskant en tegnies moeilik as gevolg van die onvoorspelbaarheid en geweldige krag daarvan.

Konsep :

• Weerligstokke kan gekoppel word aan groot kapasitors of batterye wat ontwerp is om die energie van 'n weerligstaking te stoor.
• Energieberging : Die uitdaging is om materiale en stelsels te ontwikkel wat in staat is om die energie van 'n weerligstraal veilig en doeltreffend te hanteer en te berg.

Beperkings : Hierdie metode is uiters gevaarlik en onprakties vir die meeste mense. Weerligstaking is skaars, onvoorspelbaar en ongelooflik kragtig, wat dit moeilik maak om die energie vas te vang en te stoor sonder om skade te veroorsaak.

3. Kleinskaalse atmosferiese elektrisiteitversameling vir tuinmaak (elektrokultuur)

Atmosferiese elektrisiteit kan ook vir elektrokultuur gebruik word , waar klein hoeveelhede statiese elektrisiteit in die grond gerig word om plantegroei te stimuleer. Hierdie metode gaan meer oor die benutting van natuurlike statiese lading eerder as om bruikbare elektrisiteit vir toestelle op te wek.

Materiaal :

• Koperdraad : Gebruik 'n lang stuk koperdraad om 'n antenna te skep.
• Houtpale : Om die koperdraad op te lig en statiese elektrisiteit te versamel.
• Kapasitor (opsioneel) : Om enige energie wat ingesamel is te stoor.

Stappe :

1. Bou die antenna : Trek koperdraad langs 'n hoë paal om atmosferiese statiese elektrisiteit te versamel. Jy kan ook spirale skep met die draad aan die bokant om die oppervlakte te vergroot.
2. Loop die draad in die grond in : Heg die draad aan 'n grondstaaf of plaas dit direk in die grond naby jou plante.
3. Laat statiese lading ophoop : Die draad sal 'n klein hoeveelheid atmosferiese statiese elektrisiteit versamel, wat kan help om plantgroei te stimuleer.

4. Die toekoms van die benutting van atmosferiese elektrisiteit

Alhoewel die konsep van die benutting van atmosferiese elektrisiteit wetenskaplik geldig is, is dit steeds 'n opkomende veld met aansienlike tegniese uitdagings. Navorsing is aan die gang, veral op die gebied van volhoubare energie en draadlose kragoordrag , maar grootskaalse implementering bly ontwykend.

Sleutel uitdagings :

• Onkonsekwentheid : Atmosferiese elektrisiteit wissel met weerstoestande, ligging en tyd van die dag, wat dit moeilik maak om konsekwent te voorspel en te benut.
• Berging : Die doeltreffende berging van elektrisiteit wat uit die atmosfeer versamel is, is nog 'n hindernis, veral in die geval van hoëspanning, laestroomstelsels.

Gevolgtrekking

Die benutting van atmosferiese elektrisiteit is 'n fassinerende konsep met wortels in wetenskaplike eksperimentering en visioenêre idees soos dié van Nikola Tesla. Alhoewel dit tans nie 'n grootskaalse oplossing vir energieopwekking is nie, kan klein eksperimente uitgevoer word met eenvoudige opstellings om statiese elektrisiteit of atmosferiese lading te versamel. Dit kan klein toestelle aandryf, help met tuinmaak, of bloot dien as 'n interessante DIY-projek vir diegene wat nuuskierig is oor natuurlike energiebronne.