Kapasitansi antara Bumi dan Bulan

19

Apakah ada kapasitansi antara Bumi dan Bulan, dan jika ada perbedaan potensial yang cukup, dapatkah terjadi pemogokan debit?

capacitance

— skyler
sumber

Dua bidang radius yang tidak sama akan berubah menjadi persamaan yang benar-benar buruk. Pada akhirnya, akan ada

istilah yang membuat hasilnya sangat kecil.

\frac{1}{d}

$\dfrac{1}{d}$

— Matt Young

1

Saya sangat suka pertanyaan ini karena itu membuat saya membayangkan Bulan secara acak menembak Bumi dengan petir besar. Saya kira kapasitansi memang ada, tetapi karena jarak yang besar antara "pelat" (jika Anda membuat model di mana dua badan hanya pelat datar), itu sangat kecil.

— dext0rb

6

Ini mungkin pertanyaan yang bagus untuk what-if.xkcd.com

— Nick Alexeev

1

@ dext0rb Anda seorang marun! Mengapa menggunakan model kapasitor pelat datar ketika bulan dan bumi jelas berbentuk bola?

— dext0rb

3

@NickAlexeev Tidak ada jalur migrasi yang disetujui untuk itu

— W5VO

-1

Kapasitansi antara dua pelat bervariasi sebagai:

C = \frac{e SEBUAH}{d}

$C = \frac{eA}{d}$

di mana adalah jarak antara lempeng, adalah luas lempeng dan adalah konstanta Coulomb. Jarak dari bumi ke bulan: Perkiraan permukaan bumi yang setara: Oleh karena itu, $d$ $A$ $e$

e = 8.9 \times 10^{- 12}

$e = 8.9 \times 10^{-12}$

d = 4 \times 10^{8} meter

$d = 4 \times 10^8\text{ meter}$

SEBUAH = (1.28 \times 10^{4})^{2}

$A = (1.28 \times 10^4)^2$

C = \frac{8.9 \times 10^{- 12} \times 1.64 \times 10^{8}}{4 \times 10^{8}} = 2.39 \times 10^{- 11} = 10 pF

$C = \frac{8.9 \times 10^{-12} \times 1.64 \times 10^8}{4 \times 10^8} = 2.39 \times 10^{-11} = 10\text{ pF}$

Jumlahnya terpotong ke tempat ketiga terdekat.

— pengguna66283
sumber

13

Saya ingat bahwa - di salah satu columnes-nya di "Desain Elektronik" - almarhum Bob Pease telah menunjukkan cara menghitung kapasitansi ini. Baru saja saya telah menemukan tambahan kontribusi asli: Ini dia

Kutipan dengan cepat :

Saya menerima banyak jawaban setelah mengajukan pertanyaan, "Berapa kapasitansi sebenarnya dari bumi ke bulan?" Ada beberapa yang aneh pada 0,8μF atau 12μF. Tetapi sekitar 10 orang mengatakan itu 143 atau 144μF. Mereka menggunakan rumus:

$C = 4 x (\frac{l}{r_{1}} + \frac{1}{r_{2}} - \frac{2}{D}) - l$ $C = 4x(\frac{l}{r_1} + \frac{1}{r_2} − \frac{2}{D})−l$
$r_l, r_2 << D$

SEKARANG, perkiraan awal saya sebesar 120μF didasarkan pada perkiraan ini: Kapasitansi dari bumi ke bola logam (imajiner) yang mengelilinginya, yang berjarak 190.000 mil, akan menjadi 731μF. (Jika bola di sekitarnya didorong ke 1.900.000 mil jauhnya, kapasitansi hanya akan berubah menjadi 717μF - hanya beberapa persen lebih sedikit. Jika "bola" bergerak hingga tak terbatas, C hanya akan berkurang menjadi 716μF.) Demikian pula, C dari bulan ke bola sekitar 48.000 mil jauhnya adalah 182,8 μF. Jika dua bola korsleting bersama, kapasitansi akan menjadi 146,2 μF. Saya menduga bahwa jika bola hilang, kapasitansi akan turun sekitar 20% menjadi sekitar 120μF, jadi saya memberikannya sebagai perkiraan saya. Tetapi menghapus "bola-bola di sekeliling" konseptual itu mungkin hanya akan menyebabkan penurunan 2% kapasitansi.

Tapi THEN 6 pembaca menulis di LATER - dari Eropa - semua dengan jawaban 3μF. Saya memeriksa formula mereka, dari buku-buku serupa, dalam beberapa bahasa yang berbeda. Mereka semua dalam bentuk:

$C = \frac{4 π \times ϵ \times (r 1 \times r 2)}{D}$ $C = \frac{4\pi \times \epsilon \times ( r1 \times r2 )}{D}$
dikalikan dengan faktor koreksi yang sangat dekat dengan 1.0. Jika Anda percaya rumus ini, Anda akan percaya bahwa kapasitansi akan dipotong oleh faktor 10 jika jarak D antara bumi dan bulan meningkat dengan faktor 10. Tidak begitu! Siapa pun yang menggunakan formula seperti itu, untuk sampai pada 3μF, harus MARK formula itu dengan X besar.

Akhirnya, seorang pria mengirim jawaban 159μF. Mengapa? Karena dia memasuki radius yang benar untuk bulan, 1080 mil daripada 1000. Itu jawaban terbaik dan benar! / RAP

Awalnya diterbitkan dalam Desain Elektronik, 3 September 1996.

— LvW
sumber

2

Sekarang, bagaimana kita mengukurnya? ;)

— dext0rb

1

Apa semua hal listrik ini?

— HL-SDK

Saya kira Anda bisa mengurangi semua dimensi dan meletakkan dua bola bermuatan dalam ruang hampa? Tapi mungkin ada beberapa efek aneh di luar angkasa.

— dext0rb

8

Saya percaya jawabannya

1) Edit: lihat jawaban lain tentang Bob Pease

2) Tidak ada alasan teoretis mengapa tidak, tetapi ada sejumlah alasan praktis:

Ini membutuhkan jumlah biaya yang sangat besar. Wikipedia mengklaim tegangan tembus vaksin adalah 20 MV / meter. Bulan berjarak 384.400.000 meter dari bumi. Itu menempatkan tegangan minimum pada 7.688.000.000.000 volt.
Dari mana datangnya tuduhan ini?
"Angin matahari" mengandung aliran konstan partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Saat memasuki atmosfer Bumi ini menghasilkan Cahaya Utara. Saat menghadapi planet dengan muatan non-netral yang sangat besar, ia cenderung menarik muatan berlawanan dan mengusir muatan serupa, secara bertahap mengurangi muatan bersih menjadi nol.

— pjc50
sumber

9

Saya suka membayangkan bulan dengan potensi 7,7 petavolt.

— mskfisher

1

Saya membayangkan pembuangan besar-besaran antara pendarat bulan pertama dan bulan, sekali lagi ketika kembali ke Bumi ... pasti apa-jika.xkcd materi.

— mouseas

Sebenarnya, orang-orang Electric Universe membuat klaim itu, meskipun sehubungan dengan misi Deep Impact. Ada situs web yang mengklaim citra tabrakan menunjukkan 2 kilatan, yang mereka klaim terdiri dari "preflash" yang disebabkan oleh pelepasan listrik diikuti oleh energi yang dikeluarkan oleh tabrakan yang sebenarnya. Juga, Velikovsky membuat klaim yang sama tentang busur antara bumi dan Venus selama pendekatan dekat oleh Venus setelah dikeluarkan dari Jupiter (!). Ini juga menghibur untuk menghitung kekuatan menarik yang dihasilkan dari potensi 7,7 PV. Hasil orbit yang menarik.

— WhatRoughBeast

2

Sangat mudah untuk menghitung kapasitansi dari dua konduktor. Tempatkan jumlah muatan yang sama dan berlawanan pada masing-masing konduktor kemudian hitung voltase di antara mereka. Menurut definisi, C = Q / V.

Dalam kasus Bumi dan Bulan perhitungannya sulit karena muatannya tidak didistribusikan ke bola yang sempurna tetapi mengacaukan spheroids. Untuk perkiraan yang masuk akal meskipun kita dapat mengasumsikan bahwa mereka adalah bola.

Dengan perkiraan ini, perbedaan potensial listrik kira-kira (sekitar 0,3%) sama dengan perbedaan potensi setiap tubuh pada permukaannya sendiri. Ini agak aneh, tetapi karena Bulan berada sangat jauh, maka potensi listrik mengatakan Bumi di Bulan sangat kecil jika dibandingkan dengan potensi listrik Bulan itu sendiri.

Kapasitansi timbal balik cukup kecil dibandingkan dengan kapasitansi diri Bumi dan Bulan secara terpisah. Kapasitansi mandiri Bumi adalah sekitar 709 microFarads dan Bulan memiliki sekitar 193 mikrofarad. Kapasitansi efektif dari pasangan adalah 1/709 + 1/193 = 1 / Ceq, jadi Ceq = 152 mikrofarad. Sekali lagi, aneh bahwa kapasitansi antara Bumi dan Bulan tidak tergantung pada jari-jari orbit Bulan, tetapi itulah jawabannya.

Untuk melakukan masalah ini tepatnya mengharuskan Anda untuk mengintegrasikan medan listrik antara Bumi dan Bulan pada jalur apa pun di antara keduanya, lalu bagi tegangan ini menjadi muatan yang Anda gunakan untuk membuat medan. Ini akan menunjukkan ketergantungan kecil pada pemisahan. Sebagai komentar terakhir, ini adalah masalah yang bagus karena itu menunjukkan bahwa konduktor itu sendiri memegang muatan dan menyimpan energi di medan listrik masing-masing. Kapasitansi harus memperhitungkan semua energi ini.

Biasanya, saling kapasitansi mendominasi seperti pada kapasitor pelat paralel dengan celah kecil di antara pelat. Tetapi kapasitansi kapasitor pelat paralel, di mana rasio ukuran pelat terhadap celah sangat kecil, hanyalah jumlah kapasitansi dari setiap pelat secara terpisah!

— Gary Frazier
sumber