Macchine elettriche basate su campi elettrici

Il nostro insegnante ci ha posto questa domanda durante la lezione sull'elettromagnetismo di potenza. Sappiamo che i campi elettrici e i campi magnetici sono facilmente trasformabili l'uno nell'altro. E sono molto utilizzati in vari sistemi.

Ci ha chiesto perché quasi tutte le macchine elettriche sono ancora basate sullo scambio di energia magnetica? Perché il campo elettrico non viene utilizzato per lo scambio di potenza e l'interazione attraverso le intercapedini d'aria di una macchina?

— Digvijay Gusain
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È una domanda davvero strana. Ma ho la sensazione che abbia qualcosa a che fare con il fatto che il campo elettrico richiederà un mezzo (conduttore) per il trasferimento di energia.

— Eugene Sh.

Sono passati anni da quando ho esaminato cose come questa, ma il mio primo sospetto sarebbe quello di studiare la formula intorno a

ε_{0} \approx 9 \cdot 10^{- 12} F/m

$\varepsilon _0\approx 9 \cdot 10 ^{ -12 }\ \text{F/m}$ e

μ_{0} \approx 1 \cdot 10^{- 6} H/m

$\mu _0 \approx 1 \cdot 10 ^{-6}\ \text{H/m}$ . Notare la differenza tra -12 e -6.

— jippie,

L'esempio più comune di campi elettrici nell'energia meccanica (in questo caso, il movimento dell'aria) è l'altoparlante elettrostatico. Studiarli ti aiuterà a capire il punto di Jippie.

— Brian Drummond,

Forse perché quando hai una tensione abbastanza alta da produrre un campo elettrico abbastanza forte che esercita una forza sufficiente per fare molto lavoro, hai incontrato il problema del tuo isolante (aria) che si rompe e scintille che volano ovunque.

— brhans,

Le persone stanno ora effettuando il trasferimento di potenza capacitiva a livelli che sono "utili" con l'aumentare del passaggio efficiente a livello di GHz. Questo aiuta a gestire la differenza E6 nelle equazioni di Jippe.

— Russell McMahon,

Risposte:

Ci sono motori elettrostatici. Possono essere una scelta migliore rispetto ai motori magnetici per alcune situazioni.

Ad esempio, dai un'occhiata a questo motore elettrostatico che può essere utilizzato in luoghi con campi magnetici molto potenti come vicino alle macchine MRI ...

http://www.shinsei-motor.com/English/techno/

I motori elettrostatici possono anche utilizzare in modo molto efficiente direttamente l'alta tensione a una corrente molto bassa. Quello qui descritto può scappare per sempre dal differenziale di tensione tra due fili separati da poche decine di metri di altezza ...

http://www.rexresearch.com/elstatix/esgenmot.htm#sciam

Ecco un libro pratico con molte informazioni sul motore elettrostatico, tra cui molti progetti che puoi costruire da solo ...

https://www.amazon.com/Electrostatics-Exploring-Controlling-Electricity-Includes/dp/1885540043/ref=as_sl_pc_ss_til?tag=joshcom-20&linkCode=w01&linkId=GY4GGJ3S5CKUMRHM&creativeASIN=1885540043

— bigjosh
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Fino alla Gramme Machine, le macchine elettriche erano dimostrazioni in aula su scala milliwatt e curiosità di laboratorio. L'idea rivoluzionaria di Gramme era la scala industriale, ed era la base per le macchine "bipolari" DC di Edison che conquistarono il mondo nei giorni pre-Westinghouse.

I dispositivi E-field, o i motori e generatori elettrici statici, rimangono non industriali perché il campo massimo è impostato dalla rottura del gas e fornisce una coppia bassa a quel limite. Le macchine del campo B hanno un'enorme coppia al limite del core-sat. Quanto è grande un motore elettrostatico da 1/4 cavallo? Come è pesante? Quanto costa?

Pensa fuori dagli schemi! Forse le cose cambieranno nell'industria LEO o "Belter", dove i circuiti megavolt in ambienti vacuosi sono economici e comuni e dove il raffreddamento di bobine e anime è quasi impossibile. Prepara alcuni "muscoli" capacitivi a microstrato per un motore lineare da mille CV che richiede condizioni di camera bianca e vuoto come isolamento.

— wbeaty
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È possibile trasformare una corrente elettrica in un campo magnetico, che può esercitare forze. Se vuoi un campo forte, crea più avvolgimenti. Se vuoi un forte campo elettrico hai bisogno di una corrente magnetica. Non è possibile creare un conduttore con cariche magnetiche fluenti (poiché non ci sono cariche magnetiche). È possibile creare un conduttore magnetico con correnti di spostamento magnetico fluente, ma la separazione tra un conduttore di campo magnetico e un isolante è molto peggiore rispetto a un conduttore di corrente elettrica e un isolante.

Quindi è più efficiente trasportare energia sotto forma di corrente elettrica nei fili metallici dove può essere molto ben contenuta, quindi applicarla con un campo magnetico. Potresti anche applicarlo con un campo elettrico, ma avresti bisogno di tensioni molto elevate. È più facile realizzare più avvolgimenti.

Spero che abbia senso, sto esaminando molti termini tecnici per illustrare la simmetria tra i sistemi.

— Austin
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