Elektrische Maschinen basierend auf elektrischen Feldern

Unsere Lehrerin hat uns diese Frage während der Vorlesung für Leistungselektromagnetik gestellt. Wir wissen, dass elektrische Felder und magnetische Felder leicht ineinander umwandelbar sind. Und sie werden in vielen verschiedenen Systemen eingesetzt.

Er fragte uns, warum fast alle elektrischen Maschinen immer noch auf dem Austausch magnetischer Energie beruhen. Warum wird das elektrische Feld nicht zum Stromaustausch und zur Wechselwirkung durch Luftspalte für eine Maschine verwendet?

— Digvijay Gusain
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Das ist eine sehr merkwürdige Frage. Aber ich habe das Gefühl, dass es etwas damit zu tun hat, dass ein elektrisches Feld ein Medium (einen Leiter) für die Energieübertragung benötigt.

— Eugene Sh.

Es ist schon lange her, seit ich mich mit solchen Dingen befasst habe, aber meine erste Vermutung wäre es, die Formeln bei

und

. Beachten Sie den Unterschied zwischen -12 und -6.

ε_{0} \approx 9 \cdot 10^{- 12} F/m

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

μ_{0} \approx 1 \cdot 10^{- 6} H/m

$\mu _0 \approx 1 \cdot 10 ^{-6}\ \text{H/m}$

— jippie

Das häufigste Beispiel für elektrische Felder in mechanische Energie (in diesem Fall Luftbewegung) ist der elektrostatische Lautsprecher. Wenn Sie sie studieren, werden Sie Jippies Argumente besser verstehen.

— Brian Drummond

Möglicherweise, weil Sie zu dem Zeitpunkt, an dem Sie eine ausreichend hohe Spannung haben, um ein ausreichend starkes elektrisches Feld zu erzeugen, das genug Kraft für viel Arbeit ausübt, Probleme mit dem Zusammenbruch Ihres Isolators (Luft) haben und überall Funken fliegen.

— Brhans

Die Leute machen jetzt kapazitive Energieübertragung auf Niveaus, die "nützlich" sind, wenn das Schalten auf dem GHz-Niveau effizienter wird. Das hilft, mit der E6-Differenz in Jippes Gleichungen umzugehen.

— Russell McMahon

Antworten:

Es gibt elektrostatische Motoren. In manchen Situationen sind sie die bessere Wahl als Magnetmotoren.

Schauen Sie sich zum Beispiel diesen elektrostatischen Motor an, der an Orten mit sehr starken Magnetfeldern wie in der Nähe von MRT-Geräten eingesetzt werden kann ...

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

Elektrostatische Motoren können Hochspannung auch bei sehr geringem Strom sehr effizient direkt verwenden. Das hier beschriebene kann für immer von der Spannungsdifferenz zwischen zwei Drähten, die durch ein paar Dutzend Fuß Höhe getrennt sind, abhängen ...

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

Hier ist ein praktisches Buch mit vielen Informationen zum elektrostatischen Motor, einschließlich vieler Designs, die Sie selbst bauen können ...

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

— bigjosh
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Bis zur Gramme-Maschine waren elektrische Maschinen milliwattgroße Klassenzimmerdemos und Laborkuriositäten. Grammes bahnbrechende Idee war industriell und bildete die Grundlage für Edisons "bipolare" Gleichstrommaschinen, die in der Zeit vor Westinghouse die Welt eroberten.

E-Feldgeräte oder statische Elektromotoren und Generatoren bleiben nicht industriell, da das maximale Feld durch Gasdurchschlag festgelegt wird und bei diesem Grenzwert ein niedriges Drehmoment ergibt. B-Feldmaschinen haben ein enormes Drehmoment an ihrer Kern-Satelliten-Grenze. Wie groß ist ein elektrostatischer 1/4 Pferdemotor? Wie schwer? Wie teuer?

Denken Sie weit aus der Box! Vielleicht ändert sich etwas in der LEO- oder "Belter" -Industrie, wo Megavolt-Schaltkreise in einer Hard-Vac-Umgebung billig und üblich sind und die Kühlung von Spulen und Kernen nahezu unmöglich ist. Schaffen Sie kapazitive Mikroschicht-"Muskeln" für einen 1000-PS-Linearmotor, der Reinraumbedingungen und Vakuum als Isolierung benötigt.

— wbeaty
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Sie können einen elektrischen Strom in ein Magnetfeld umwandeln, das Kräfte ausüben kann. Wenn Sie ein starkes Feld wollen, machen Sie einfach mehrere Windungen. Wenn Sie ein starkes elektrisches Feld wünschen, benötigen Sie einen magnetischen Strom. Sie können keinen Leiter mit fließenden magnetischen Ladungen herstellen (da keine magnetischen Ladungen vorhanden sind). Sie können einen magnetischen Leiter mit fließenden magnetischen Verschiebungsströmen herstellen, aber der Abstand zwischen einem magnetischen Feldleiter und einem Isolator ist viel schlechter als zwischen einem elektrischen Stromleiter und einem Isolator.

So ist es effizienter, Energie als elektrischen Strom in Metalldrähten zu transportieren, in denen sie sehr gut enthalten sein kann, und sie dann mit einem Magnetfeld anzulegen. Sie könnten es auch mit einem elektrischen Feld beaufschlagen, aber Sie würden sehr hohe Spannungen benötigen. Es ist einfacher, mehrere Windungen herzustellen.

Ich hoffe, das hat Sinn gemacht. Ich beschönige viele Fachbegriffe, um die Symmetrie zwischen den Systemen zu veranschaulichen.

— Austin
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