Hacer la energía de un condensador en el mar

Question

Primero de todo lo siento por mi inglés no es mi lengua madre.

Enunciado del problema:

Un condensador cilíndrico se coloca en el mar, por lo que cuando una ola viene (el agua), el agua se convierte en el dieléctrico de los condensadores, cuando la ola ha pasado (en el que el agua va hacia abajo) el aire se convierte en el dieléctrico. Así que ahora cuando el agua está en su punto más alto, puedo conectar una batería para el condensador.

Cuando el agua va hacia abajo puedo desconectar el condensador de la batería, de esta forma se crea un sistema aislado en el que la carga se mantiene constante y se puede cambiar la diferencia de potencial entre los condensadores de placas.

La fuerza de la gravedad hace que el agua que estaba entre los condensadores de placas de ir hacia abajo, con lo que reduce la capacitancia de los condensadores. La constante dieléctrica del agua es bastante alta (81) y el cambio de la capacitancia es también bastante alto.

La carga sigue siendo la misma pero la diferencia de potencial entre los condensadores de placas ha aumentado. Esto significa que la energía del sistema se ha incrementado. Así que he encontrado una manera de cosechar la energía del movimiento de las ondas, sin que los cuerpos en movimiento.... pero....

1. Explique por qué este sistema en la práctica no puede funcionar de verdad.
2. Piense acerca de cómo hacer que funcione (aunque con menor rendimiento, cómo hacer que el condensador de permanecer a la misma altura no debe ser considerado).
3. Estimación de la cantidad de energía que podría estar hecho de un dispositivo de este tipo.

El intento de solución

Creo que esto no funciona debido a que el agua de mar no es destilada, lo que significa que se conduce la corriente. Así que ahora hay una corriente que fluye a través de los condensadores de placas que creo que podría dañar el condensador de sí mismo. O puede ser que la batería podría dañarse debido a que el condensador con agua de mar en el interior hace un corto circuito?

Para hacer que funcione creo que uno tendría que poner agua destilada en el condensador o de otro material aislante, y lo hacen subir y bajar el condensador gracias al movimiento de las ondas.

No tengo absolutamente ninguna idea de cómo estimar la cantidad de energía que podría estar hecho de un dispositivo de este tipo.

Si no me equivoco la energía en un condensador cilíndrico se calcula como:

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

Así que pensé en el cálculo de

Uw = energy when the capacitor is filled with water

y, a continuación,

Ua = energy when the capacitor is filled with air

y, a continuación, haciendo

Uw-Ua = energy generated by the device

Pero no estoy seguro de que este es el adecuado.

¿Qué te parece?

Answer 1

Sí, usted puede convertir la energía de las olas en energía eléctrica de esta manera (pero es terriblemente ineficiente — hay mucho mejores formas de extraer energía de las olas).

Dos ecuaciones cubrir lo que estamos proponiendo. La primera es la relación entre la carga, la capacitancia y voltaje:

$$Q = C \cdot V$$

La segunda es la relación entre la energía, la capacitancia y voltaje:

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

Comience por poner una carga en un condensador que se rellena con agua y, a continuación, retirar el agua. La primera ecuación nos dice que si la capacitancia disminuye por un factor de 81, entonces el voltaje debe ir por el mismo factor, debido a que en este punto, la carga puede ir a cualquier parte.

Pero la segunda ecuación nos dice que si el condensador tenía una cierta cantidad de energía con el agua, después de esto, cuenta con 81 veces más! La capacitancia se fue abajo por un factor de 81, pero \$V^2\$ subió por un factor de 81². E debe aumentar por un factor de 81 en el fin de mantener la ecuación balanceada.

¿De dónde surgió esta energía? Toma física de trabajo para eliminar un dieléctrico de un condensador cargado. En este caso, la energía potencial de la masa de agua en el condensador se reduce cuando la gravedad tira en la parte baja de la ola. Y cuando al siguiente pico llega, la energía de la ola que empuja el agua hacia arriba en contra de la gravedad.

Cuando usted pone físico, real, de los números en los valores de C y V que usted realmente puede trabajar, pronto te das cuenta de que la potencia (energía por tiempo) que se puede extraer es minúscula.