地球的磁場可以用來發電嗎?

2020-12-17 騰訊網

法拉第電磁感應定理告訴我們

磁通量的變化產生感生電動勢

閉合電路中的導體切割磁感線

會產生感應電流

那麼，問題來了

地球作為一個巨大的磁鐵

我們可以利用地球的磁場發電嗎？

1

Q

1×0=0到底是因為1乘任何數都等於原數還是因為0乘任何數都得0？

by 一毫秒的永恆

A

這個問題實際上比較辯證。如果在這裡假定「1×0」是實數域上的乘法，我們可以查閱一下實數域的公理：「對每個a∈R，存在R中唯一的元素，記為0，稱為加法零元（或加法中性元）；對每個a∈R，存在R中唯一的元素，記為1，稱為乘法單位元（或乘法中性元），使a+0=a，a·1=a」。所以，這個問題如果是在這個實數域公理的框架下回答，那麼答案就應該是，題目中的兩種說法都對。

參考：實數公理

By Luna

2

Q

多大的電壓才能擊穿空氣？

by 匿名

A

這個問題非常的複雜，這個電壓與需要擊穿（讓氣體導電）的氣體厚度d，氣體的壓強p、溫度T、氣體分子的種類等都有關係。這個式子長這個樣子（是的，非常複雜非常麻煩）：

為了直觀地給出我們需要多大的電壓才足以擊穿空氣，可以舉一個特定條件下的例子：在一個標準大氣壓和零攝氏度的條件下，讓兩塊平行板中間厚度為1米的大氣導電，所需要外加的電壓大約為3.4MV。

By Luna

3

Q

徹底擰乾毛巾需要多大的力?

by 月餅

A

很遺憾，毛巾是無法被徹底「擰」幹的，毛巾的主要由脫脂純棉製成，主要成分是纖維素，而纖維素中有大量親水性的-OH基，水分子會通過非共價鍵的形式吸附於纖維表面形成結合水，這是毛巾吸水的主要原因。

由於水的表面張力，毛巾中的縫隙也可以儲存水分，可以從毛巾中擰出來的水就來源於此，此時仍然會有部分水分以結合水的形式儲存於毛巾中，可以通過曬太陽來去除這一部分水。

如果非要通過手擰的方式儘可能的達到理想的效果，參考1200轉/分的洗衣機脫水功能，假設滾筒半徑0.2米，毛巾平均質量為500克，我們通過「甩」的方式需要維持約1579牛的力，利用此力大約可以舉起161千克的物體。（嗯......接近69千克級舉重抓舉的世界記錄水平......）而且，這是「甩」不是「擰」，通過甩我們可以將離心力實實在在的作用到水分上，擰並不會直接作用到水分，此時水仍可以通過粘滯力吸附在毛巾上，也就是說，即便我們使出了世界記錄水平的力氣去擰一塊毛巾，也不可能把它擰到像洗衣機脫水過的那樣幹。

By GUOmazing

4

Q

可不可以利用地球的磁場發電？

by 自旋玻

A

答案是肯定的，在我們小學二年級的時候就知道了電磁感應現象，如果閉合電路中的一段導線在做切割磁感線運動時就會在導線中產生感應電動勢：E=BLv。

1992年美國「阿特蘭蒂斯」航天飛船進行過一次利用地球磁場發電的實驗，在距離赤道約3400千米處發射一枚衛星，之間通過一根約20千米的金屬繩連結，在飛船航行過程中進行切割磁感線運動，產生了約3安培的電流。所以說利用地磁發電是可行的，但是實現有效率的轉化還是很遙遠。地表最大的磁場強度約68μT，處於南極附近，若兩人牽扯10米長金屬線以正常跑步速度（3米/秒）在此冰原上奔跑，會產生約0.002伏特電壓，這麼點電壓可能不會滿足我們一路火花帶閃電的想像，但是也不要灰心，如果有一個人願意與你在南極牽繩奔跑，還是有可能產生愛情的火花的。

By GUOmazing

5

Q

特效為什麼要用綠幕，而不是辨別度更高的白幕，綠色有什麼優勢嗎？

by華殤

A

摳像的要求是純色背景，純度越高越好，背景越均勻越好，因此理論上來說赤橙黃綠青藍紫任何一種顏色都可以，只要被摳的物體上沒有大面積相近色就好，當然，這個相近是對於計算機的解析度而言的。相對於其他顏色，綠色確實較少出現，同時攝像機感光晶片採集的色彩就是紅、藍、綠三原色。而紅色服飾的演員和物體太常見，所以，藍綠兩色常作為摳像背景，且綠色感光點較多，可採集的信息量也最大，因此被廣泛應用於特效拍攝的就是綠幕了，除非要分離的物體本身就是綠色的，比如植物人（滑稽）。如果你是綠巨人就不用綠幕，當然，也不用特效（滑稽）。

權力的遊戲劇照

權利的遊戲實際效果圖

By 懶懶的下午三點半

本文經授權轉載自中科院物理所（ID：cas-iop），有刪節，如需二次轉載請聯繫原作者

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