Центробежный генератор электричества

[alex4130]

Вращаем диск из металла богатого свободными электронами в вакуме .. одна щетка снимает с оси . вторая сщетка с края диска... я так понимаю должно быть высокое кпд ? ведь энергии ..как бы больше некуда деваться ?

[PapaKarlo]

alex4130 в сообщении #337514 писал(а):

диск из металла богатого свободными электронами

Это что означает? Металл с высокой удельной проводимостью?

alex4130 в сообщении #337514 писал(а):

Вращаем ... в вакуме

А если не в вакууме - в чем принципиальное отличие?

alex4130 в сообщении #337514 писал(а):

ведь энергии ..как бы больше некуда деваться ?

Трение. Нагревание диска. Нагревание токонесущих проводов (в пределах устройства). Нагревание линии электропередачи до потребителя. И т.д.

Кстати, а почему предлагаемое Вами устройство вообще должно преобразовывать механическую энергию в электрическую?

[Kitozavr]

Можно вращать в магнитном поле с большой скоростью, тогда будет ток.

[alex4130]

А если не в вакууме - в чем принципиальное отличие?
нету отличия . всеравно где как вращать ..про коня вспомнил ))... идея в том чтобы чтобы
свободные электроны под действием центробежной силы
собрались у края диская..как это можно расчитать ? будет это работать или нет ?

в школе опыт такой показывали раскручивали катушку и резко тормозили . происходил скачек тока значит и с диском должно сработать ..

как это можно посчитать ? допустим есть медный диск толщиной сантиметр и диаметром 20 сантиметров, скорость врашения 3 000 об минуту
какая будет разность потенциалов ?


Можно вращать в магнитном поле с большой скоростью, тогда будет ток.
да я понимаю..магниты вокруг катушки или катушку вокруг магнитов )

[Евгений Машеров]

Посчитать просто.
Положим, что Ваш генератор создаёт напряжение U.
Тогда на единичный электрон у края диска действует сила F=eU
Она равна центробежной m$v^2$
Следовательно, линейная скорость края диска равна
$\sqrt{eU/m}$
Для напряжения в 1 вольт это составит что-то около 300 км/с
Рассчитать силу, действующую на диск, предоставляю Вам.
Материал диска также выберете сами...

[alex4130]

Евгений спасибо ) диск улетел в космос ))

[Евгений Машеров]

Сорри. В формуле для ускорения опечатался. Там ещё радиус входит. Впрочем, есди для прикидочного расчёта принять его 1 м, то ответ будет тот же...

[Victor Orlov]

Евгений Машеров в сообщении #337824 писал(а):

Посчитать просто.
Положим, что Ваш генератор создаёт напряжение U.
Тогда на единичный электрон у края диска действует сила F=eU
Она равна центробежной m$v^2$
Следовательно, линейная скорость края диска равна
$\sqrt{eU/m}$
Для напряжения в 1 вольт это составит что-то около 300 км/с
Рассчитать силу, действующую на диск, предоставляю Вам.
Материал диска также выберете сами...

Вообще-то вместо металла можно взять раствор с ионной проводимостью. И, если сильно постараться, наверное можно иметь ионы многоатомные. В результате ощутимое напряжение получится и при не слишком больших оборотах? Правда, кпд вряд ли будет большим, так как будут потери на трение при движении ионов?

[MOPO3OB]

alex4130 в сообщении #337514 писал(а):

Вращаем диск из металла богатого свободными электронами в вакуме .. одна щетка снимает с оси . вторая сщетка с края диска... я так понимаю должно быть высокое кпд ? ведь энергии ..как бы больше некуда деваться ?

их Беккера (формулы пропущены):
§ 5. Явления, вызываемые инерцией свободных электронов в
металлах. Интересный в принципиальном отношении опыт для опре-
деления — основан на предположении, что большая электрическая про-
водимость металлов объясняется существованием свободных электро-
нов. Замечательно, что эта гипотеза, как показали многие исследова-
тели, весьма наглядно подтверждается чисто механическими эффек-
тами.
Первый опыт в этом направлении принадлежит Н и к о л ь с у (Е. F. Ni-
chols). Он исходил из следующего представления: если металлический
диск привести во вращение вокруг его оси, то электроны под влия-
нием центробежной силы должны переместиться к к р а ю диска; поэтому
край диска зарядится отрицательно, а середина диска — положительно.
Равновесие наступит лишь тогда, когда электрическое поле, созданное
смещением зарядов, как раз уравновесит действие центробежной силы
на электроны. Если а> есть угловая скорость диска, а Е{г)— поле, воз-
никшее на расстоянии г от оси, то условием равновесия будет равен-
ство
.................
Проинтегрировав это равенство по г от 0 до R (радиус диска), получим
разность потенциалов между краем и серединой:
...............
Чтобы иметь представление о порядке ве-
личины этого эффекта, подставим в эту
формулу R = 10 см и ω~100 сек.»
как было в опыте Никольса. Тогда полу- ?т Электронная центри-
чаем разность потенциалов по- фуга никольса.
рядка 3 • $10^{-10}$ вольт. О статическом
измерении этого эффекта, вследствие его
малой величины, не может быть речи. Поэтому Никольс приставлял
к краю диска и к его оси скользящие контакты, соединенные с галь-
ванометром. Тогда от края диска к середине через проволоку и галь-
ванометр должен пойти ток, стремящийся выравнять созданные вра-
щением отрицательные заряды на краю диска и положительные на его
оси. Однако Никольс не мог с уверенностью констатировать наличие
такого тока, так как на ожидаемый эффект накладываются посторонние
Эффекты, которые возникают вследствие термоэлектродвижущих сил
в скользящих контактах, и вследствие других посторонних влияний,
имеющих нерегулярный и не поддающийся учету характер;, все это не
позволяет с уверенностью обнаружить ожидаемый эффект.
Все же этот опыт интересен с теоретической точки зрения, так как
Здесь мы имеем дело с особым видом электродвижущей силы. Движение
электричества здесь происходит вследствие чисто механической причины. ...

[Circiter]

2alex4130

Цитата:

Вращаем диск из металла богатого свободными электронами в вакуме .. одна щетка снимает с оси . вторая сщетка с края диска...

О, я только что собрал такое устройство. Работает, но дает очень маленькое напряжение, а вот ток можно получить приличный. Вы можете легко повторить эксперимент.

Заметьте, что без магнитного поля, на одной лишь инерции электронов далеко не уедешь. Правда, что мешает намагнитить сам диск? :) Устройство интересно ещё и тем, что можно подвести к диску ток (при маленьком напряжении) и он начнет быстро вращаться.

Такие девайсы кое-где применяются. Правда собраны они более оптимально, например вместо щетки у края используется ртуть или другой жидкий проводник. К тому же эти источники тока получается эксплуатировать только в "импульсном" режиме из-за сильного нагревания.

[Kitozavr]

Circiter
А как вы вакуум получили?

[Евгений Машеров]

А как Вы от земного магнитного поля экранировали?

[Circiter]

2Kitozavr

Цитата:

А как вы вакуум получили?

А зачем?! Я просто положил массивный медный маховик осью (параллельной земле) в смазанные пазы деревянного каркаса. Во вращение маховик приводится шестеренчатой передачей (используется ручка, один её полный оборот приводит к паре десятков оборотов диска). Ток снимается скользящей по краю диска медной "паутинкой". Трение очень маленькое и все прекрасно вертится.

2Евгений Машеров

Цитата:

А как Вы от земного магнитного поля экранировали?

Зачем?! Без магнитного поля это вообще не работает. Я просто положил под диск, на некотором расстоянии от него, "тороидальный" магнит от мощного динамика, вот и всё. :) И, как я уже говорил, намагниченным может быть сам диск (магнит можно симметрично приклеить к маховику).

К сожалению, конструкцию упростить не получается. Для работы такого устройства в режиме электромотора можно использовать простейшую конструкцию из трех небольших кусочков жесткого медного провода в изоляции, часовой батарейки-таблетки и небольшого магнитика.

Здесь роль "маховика" выполняют несколько витков провода, лежащие в плоскости оси вращения, а оголенные концы провода играют роль самой оси. Из двух оставшихся проводков скручиванием изготавливается "рогатка"-держатель. Кстати, такую конструкцию, но без батарейки, можно использовать вместо амперметра в этом эксперименте.

А вот для работы в режиме генератора устройство должно иметь большой быстро-вращающийся диск и достаточно сильный постоянный магнит.

[Circiter]

Придумал ещё одну "теоретическую" схему, более близкую к задумке alex4130. Маховик с приклеенным магнитом (или лежащим рядом, но случай с приклеенным гораздо интереснее) раскручивается в вакууме (ну наконец то!) да ещё и в невесомости. Трение о щетки исключается выбрасыванием самих щеток. :) То есть амперметр размещается прямо на диске. Причем в качестве амперметра лучше использовать какие-нибудь легкие индикаторные полоски, приклеенные радиально к диску. Ток должен соответствовать положению яркой точки на полоске -- чем сильнее ток, тем ближе точка, скажем, к центру диска. Наблюдатель может оценить ток по положению яркой окружности на маховике.

Есть кандидаты в такие амперметры?

Самое главное здесь то, что все эти ухищрения с минимизацией трения не играют никакой роли, ведь маховик будет тормозиться сам по себе (мы же не вечный двигатель строим и электроэнергия здесь вырабатывается за счет траты механической энергии маховика). Правда, занимательный момент здесь все же имеется. Если в опыте используется стационарный магнит, что торможение маховика вполне ожидаемо. Но как быть с магнитным маховиком? В чем здесь дело? Ну не в нарушении же закона сохранения момента импульса...

P.S.: Конечно, никакая центробежность в таком опыте не используется... Чтобы зафиксировать центробежный ток придется диск, как и предлагал Евгений Машеров, тщательно экранировать от магнитных полей, что однако не имеет смысла --- даже при наличии идеальных экранов малейший центробежный ток сам породит магнитное поле, а дальше пошло поехало. :)

[Circiter]

Ещё идеи:
Можно попробовать выполнить "центробежный" генератор в виде волчка с закрепленным на нем (led-) индикатором тока. Как-нибудь я попробую это сделать.

Выделить центробежный ток можно пользуясь независимостью его направления от направления вращения диска. То есть можно замерит ток на вращающемся диске, а потом этот диск перевернуть, сохраняя обороты, и повторить замер. Разность показаний будет равна центробежному току. Понятно, что он не будет обнаруживаться. :)