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  • 1 # 核先生科普

    提問者的想法很有大膽,下面透過計算談論下這個方案的可能性。

    理論上的可行性

    “交流電之父”——英國物理學家法拉第於1831年發現了電磁感性現象,用現在的流行語表達就是打開了新世界的大門。為人工生產清潔而又便捷的電能提供了 理論基礎,電磁感應現象表明:如果閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動,在電路中就會產生感應電流。

    法拉第提出的電磁感應定律表明產生電能的方法很簡單:只需要一個磁場、一個閉合的電路,閉合迴路作切割磁力線的運動就可以產生電能。

    中期結論:坐飛機帶線圈切割地球磁場產生電能具有理論上的可行性。

    定量計算

    根據法拉第電磁感應定律,運動導體在磁場中產生的感應電動勢為ε ,磁感應強度為大小B,導體在磁場中的長度為L,導體切割磁感線的速度為V,θ是導體運動方向和磁場強度方向的夾角。

    產生的感應電動勢的大小ε=BLVsinθ。

    sin90°=1,故當導體運動方向和磁感應強度垂直時產生的感應電動勢最大。

    如上圖所示,地磁方向雖然與地理方向有夾角,但總體上是南北方向的,因此當飛機南北方向飛行時切割磁力線比較困難,假設飛機時東西方向飛行,這時導體只要是豎直方向就可以切割磁力線,產生電動勢了。

    那麼多長的導線就可以滿足手機充電的要求了?

    地球的磁場平均強度B非常弱,僅有大約是5*10^-4 T(特斯拉),普通磁鐵周圍的磁場強度就有10T,客機飛行的速度V大約是800公里/小時即222m/s,正常手機充電需要的電壓大約是5V,假設是垂直切割磁感線,sinθ為1。

    根據ε=BLVsinθ,可以算出來L等於45.04米。

    中期結論:乘客需要攜帶一根至少90多米的導線才能構成閉合環路,滿足其中45米在切割磁感線。

    但實際上此方法乘客是無法實現的。

    其一,航空公司不可能讓乘客攜帶長達90米的導線。

    其二,飛機機身主要材料是鋁,鋁殼遮蔽了地球磁場,所以飛機內的磁感應強度根本不滿足要求,在飛機下方懸掛一根45米長的導線才能實現,但此方法顯然不如攜帶一個蓄電池更為便捷。圖示:太空懸繩發電技術

    最終結論:乘客自身攜帶導線切割地球磁場發電的方法不具有可行性。不過提問者善於思考的能力值的肯定,目前已經有了衛星懸繩發電的想法。

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