地球的磁场可以用来发电吗?

法拉第电磁感应定理告诉我们

磁通量的变化产生感生电动势

闭合电路中的导体切割磁感线

会产生感应电流

那么,问题来了

地球作为一个巨大的磁铁

我们可以利用地球的磁场发电吗?


1

Q:1×0=0到底是因为1乘任何数都等于原数还是因为0乘任何数都得0?

by  一毫秒的永恒

这个问题实际上比较辩证。如果在这里假定“1×0”是实数域上的乘法,我们可以查阅一下实数域的公理:“对每个a∈R,存在R中唯一的元素,记为0,称为加法零元(或加法中性元);对每个a∈R,存在R中唯一的元素,记为1,称为乘法单位元(或乘法中性元),使a+0=a,a·1=a”。所以,这个问题如果是在这个实数域公理的框架下回答,那么答案就应该是,题目中的两种说法都对。

参考:实数公理

(https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%9E%E6%95%B0%E5%85%AC%E7%90%86/7921838?fr=aladdin)

By Luna


2

Q:多大的电压才能击穿空气?

by 匿名

这个问题非常的复杂,这个电压与需要击穿(让气体导电)的气体厚度d,气体的压强p、温度T、气体分子的种类等都有关系。这个式子长这个样子(是的,非常复杂非常麻烦):

为了直观地给出我们需要多大的电压才足以击穿空气,可以举一个特定条件下的例子:在一个标准大气压和零摄氏度的条件下,让两块平行板中间厚度为1m的大气导电,所需要外加的电压大约为3.4MV。

By Luna


3

Q:彻底拧干毛巾需要多大的力?

     by 月饼

很遗憾,毛巾是无法被彻底“拧”干的,毛巾的主要由脱脂纯棉制成,主要成分是纤维素,而纤维素中有大量亲水性的-OH基,水分子会通过非共价键的形式吸附于纤维表面形成结合水,这是毛巾吸水的主要原因。

由于水的表面张力,毛巾中的缝隙也可以储存水分,可以从毛巾中拧出来的水就来源于此,此时仍然会有部分水分以结合水的形式储存于毛巾中,可以通过晒太阳来去除这一部分水。

如果非要通过手拧的方式尽可能的达到理想的效果,参考1200转/分的洗衣机脱水功能,假设滚筒半径0.2m,毛巾平均质量为500g,我们通过“甩”的方式需要维持约1579N的力,利用此力大约可以举起161Kg的物体。(嗯...接近69KG级举重抓举的世界记录水平......)而且,这是“甩”不是“拧”,通过甩我们可以将离心力实实在在的作用到水分上,拧并不会直接作用到水分,此时水仍可以通过粘滞力吸附在毛巾上,也就是说,即便我们使出了世界记录水平的力气去拧一块毛巾,也不可能把它拧到像洗衣机脱水过的那样干。

By GUOmazing


4

Q:可不可以利用地球的磁场发电?

by 自旋玻

答案是肯定的,在我们小学二年级的时候就知道了电磁感应现象,如果闭合电路中的一段导线在做切割磁感线运动时就会在导线中产生感应电动势:E=BLv。

1992年美国“阿特兰蒂斯”航天飞船进行过一次利用地球磁场发电的实验,在距离赤道约3400km处发射一枚卫星,之间通过一根约20km的金属绳链接,在飞船航行过程中进行切割磁感线运动,产生了约3A的电流。所以说利用地磁发电是可行的,但是实现有效率的转化还是很遥远。地表最大的磁场强度约68μT,处于南极附近,若两人牵扯10m长金属线以正常跑步速度(3m/s)在此冰原上奔跑,会产生约0.002V电压,这么点电压可能不会满足我们一路火花带闪电的想象,但是也不要灰心,如果有一个人愿意与你在南极牵绳奔跑,还是有可能产生爱情的火花的。

By GUOmazing


5

Q:过冷水和过沸水的原理是什么,为什么突然改变液体环境就会导致其凝结和沸腾?

by 匿名

过冷水和过沸水分别是温度低于冰点的水和温度高于沸点的水。从一般的热力学理论我们可以知道,物体总是偏好自由能最低的状态。但是对于一杯完全匀质且完全纯净的水来说,大自然实际上是必须要去通过演化来找到这个自由能最低的状态的。在找到这个状态的过程中,我们可以想象,所有的粒子,也就是阿伏伽德罗常数级别的粒子必须要从一个运动非常混乱的状态,通过自己的运动和粒子间相互作用到达一个非常固定的状态,这件事情非常难发生,以至于现实中我们几乎看不到。这就是凝结过程需要凝结核的原因。

在有凝结核的时候,也就是各种各样的小颗粒杂质的时候。以水的结晶为例,实际上晶体并非一瞬间全部凝结,而是慢慢生长的。凝结核分散在液体内部,周围的结晶就不需要满足全晶体的匀质而只需要满足局部的匀质即可,这让结晶变得简单很多。

过沸腾水的原理则可以用另一个现象解释,在水的沸腾中,因为水的压力,实际上偶然出现的非常微小的水蒸气气泡会因为水压而无法膨胀。而各种各样的杂质表面一般会吸附很多小气泡,也有可能液体中本来就已经有了这些小气泡,这些气泡已经足够大而不会被水的压力控制住膨胀,因而也就可以继续吸收液体中的水,最终形成了沸腾的时候我们看到的咕噜咕噜的气泡。

综上所述,在过冷和过热的水中,相变实际上是需要一些杂质的辅助的,改变液体环境往往引入了这样的杂质或者小气泡,这就会瞬间引起液体的相变。

By Luna


6

Q:甘油能自由穿过细胞膜,为什么甘油能作渗透压调节剂?

by 匿名

渗透压的产生是由于半透膜(只允许离子和小分子物质通过的薄膜)两侧溶液浓度不同,为了防止水从低浓度侧无限制地渗透到高浓度侧而在高浓度侧产生了一个额外压强。渗透压与溶液中不能通过半透膜的微粒数目和环境温度有关。看到这里你可能产生了如题的疑问,其实,甘油穿过细胞膜可以近似看作某种物质穿透半透膜的情形(实际上细胞膜是一种选择透过性膜,其透过性不止与物质尺寸有关),当要维持细胞内外的渗透压时当然不能让溶质自由出入细胞,否则细胞内外就会达到同样的浓度,可能会造成细胞吸水胀破或失水干瘪,但如果要调节渗透压,说明细胞的浓度不处于正常状态,这时就需要借助可以穿过细胞膜的物质来调节细胞内外的浓度差达到调节渗透压的目的。比如我们平时在医院常见的生理盐水(0.9%的氯化钠溶液)和葡萄糖溶液都可作为渗透压调节剂来使用。当然,不同的渗透压调节剂会用于不同的情况,这就涉及到一些医药方面的知识,在这里就不讨论了。

By 懒懒的下午三点半


7

Q:特效为什么要用绿幕,而不是辨别度更高的白幕,绿色有什么优势吗?

by 华殇

抠像的要求是纯色背景,纯度越高越好,背景越均匀越好,因此理论上来说赤橙黄绿青蓝紫任何一种颜色都可以,只要被抠的物体上没有大面积相近色就好,当然,这个相近是对于计算机的分辨率而言的。相对于其他颜色,绿色确实较少出现,同时摄像机感光芯片采集的色彩就是红、蓝、绿三原色。而红色服饰的演员和物体太常见,所以,蓝绿两色常作为抠像背景,且绿色感光点较多,可采集的信息量也最大,因此被广泛应用于特效拍摄的就是绿幕了,除非要分离的物体本身就是绿色的,比如植物人。如果你是绿巨人就不用绿幕,当然,也不用特效。

权力的游戏剧照


权利的游戏实际效果图

By 懒懒的下午三点半


本期答题团队

物理所   Luna、GUOmazing、懒懒的下午三点半


↓识别下方二维码快速提问↓

我们下期再见~


本文为我原创

本文禁止转载或摘编

-- --
  • 投诉或建议
评论