Сделать энергию из конденсатора в море

Прежде всего, извините за мой английский, это не мой родной язык.

Постановка задачи:

Цилиндрический конденсатор помещен в море таким образом, что, когда приходит волна (вода поднимается вверх), вода становится конденсатором-диэлектриком, когда волна проходит (вода идет вниз), воздух становится диэлектриком. Так что теперь, когда вода на самом высоком уровне, я присоединяю батарею к конденсатору.

Когда вода падает, я отсоединяю конденсатор от батареи, это создает изолированную систему, в которой заряд остается постоянным и может изменить разность потенциалов между пластинами конденсатора.

Сила гравитации заставляет воду, которая была между пластинами конденсаторов, опускаться, и, следовательно, уменьшает емкость конденсаторов. Диэлектрическая проницаемость воды довольно высока (около 81), и изменение емкости также довольно велико.

Заряд остался прежним, но разность потенциалов между пластинами конденсаторов увеличилась. Это означает, что энергия в системе увеличилась. Итак, я нашел способ собирать энергию от движения волн, не двигая телами .... но ....

Объясните, почему эта система на практике не может реально работать.
Подумайте о том, как заставить его работать (даже если с пониженной производительностью не стоит рассматривать вопрос о том, как заставить конденсатор оставаться на одной высоте).
Оцените, сколько энергии можно было бы извлечь из такого устройства.

Попытка решения

Я думаю, что это не работает, потому что морская вода не дистиллирована, что означает, что она проводит ток. Так что теперь через пластины конденсаторов течет ток, который, я думаю, повредит сам конденсатор. Или, возможно, батарея будет повреждена, потому что конденсатор с морской водой внутри делает короткое замыкание?

Я думаю, чтобы заставить его работать, нужно положить дистиллированную воду в конденсатор или другой изолирующий материал и заставить его подниматься и опускаться на конденсаторе благодаря движению волн.

Я абсолютно не представляю, как оценить, сколько энергии можно извлечь из такого устройства.

Если я не ошибаюсь, энергия в цилиндрическом конденсаторе рассчитывается как:

U = \frac{1}{2} C Δ V^{2}

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

Так что я подумал о расчете

Uw = energy when the capacitor is filled with water

а потом

Ua = energy when the capacitor is filled with air

а затем делать

Uw-Ua = energy generated by the device

Но я не уверен, что это правильно.

Что вы думаете?

capacitor

— Maial
источник

Походит на прекрасную модель для жульничества Kickstarter.

— Винни

Дистиллированная вода или изолированные электроды.

— JRE

Но, насколько я помню, энергия хранится в пластинах. Изменение диэлектрика изменит напряжение, но не энергию (я думаю.) Кроме того, вам придется начинать с заряженных конденсаторов. Вы должны быть осторожны, чтобы не разряжать конденсатор при сборе энергии.

— JRE

Принцип работает, множество замечаний по физике в Интернете, касающихся проделанной работы по удалению / вставке диэлектрика из заряженного конденсатора. Проблема, связанная с морской водой, может быть решена с помощью механического буфера. Вместо морской воды волна будет толкать / вытягивать дистиллированную воду между тарелками (общая идея). Тогда вы получаете дело с капризами океана, так же, как ветровые электростанции имеют дело с ветром. Что касается количества извлеченной энергии, это зависит от вашего применения.

— Исди

Пластины будут оставаться мокрыми, пока волна падает, поэтому пройдет некоторое время, прежде чем емкость упадет. Чувство кишки минут, по крайней мере, до значительного изменения емкости. Принимая во внимание, что период волны составляет приблизительно 5-10 секунд, таким образом, не будет большой разницы между максимумом и минимумом. Но +1 за отличную рецензию и описание.

— Criggie

Да, вы можете преобразовывать энергию волны в электрическую энергию таким образом (но это ужасно неэффективно - есть гораздо лучшие способы извлечения энергии из волн).

Два уравнения охватывают то, что вы предлагаете. Первое - это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением:

Q = C \cdot V

$Q = C \cdot V$

Второе - это соотношение между энергией, емкостью и напряжением:

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

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

Начните с зарядки конденсатора, который заполнен водой, а затем удалите воду. Первое уравнение говорит нам, что если емкость уменьшается в 81 раз, то напряжение должно увеличиваться на тот же коэффициент, потому что в этот момент заряд никуда не может пойти.

Но второе уравнение говорит, что если в конденсаторе было определенное количество энергии с водой, то в последующем его в 81 раз больше! Емкость снизилась в 81 раз, а - в 81 ² раза . E должно возрасти в 81 раз, чтобы сбалансировать уравнение. $V^2$

Откуда взялась эта энергия? Требуется физическая работа, чтобы удалить диэлектрик от заряженного конденсатора. В этом случае потенциальная энергия массы воды внутри конденсатора была уменьшена, когда сила тяжести вытащила ее во время нижней части волны. И когда приходит следующий пик, энергия волны отталкивает воду от силы тяжести.

Когда вы введете действительные физические числа в значения C и V, с которыми вы можете реально работать, вы скоро поймете, что мощность (энергия за время), которую вы можете извлечь, ничтожна.

— Дэйв Твид
источник

С другой стороны, у него нет движущихся частей, и вы можете даже покрыть пластины в любом месте, если между ними есть пространство для воды. Возможно, кто-то найдет нишевое приложение для питания небольшого датчика.

— user253751