Un circuit peut-il être alimenté depuis la Terre avec une masse de retour sur Mars?

Pourriez-vous utiliser un fil chaud (120V 60 Hz) de la terre et une tige de cuivre insérée dans un autre corps extraterrestre (mars) pour compléter un circuit? Si l'impédance n'était pas un sujet d'inquiétude (prétendez que Mars n'est qu'à un kilomètre ou quelque chose).

J'ai déjà posé cette question à d'autres endroits et j'ai obtenu des réponses très contradictoires.

Cela dépend de la tension entre Mars et la Terre, que nous ne connaissons pas. Il est peu probable que cette tension soit égale à 0 et pourrait être énorme. Votre circuit recevrait une tension à peu près de la même valeur, ce qui entraînerait probablement une panne spectaculaire de votre grille-pain interplanétaire.

Purifier l'air

L'idée, "pour que le courant circule, il doit y avoir une connexion à la terre", est commune et totalement fausse . Si l’idée fausse était vraie, les circuits d’ avions et de satellites ne fonctionneraient pas car il n’y avait pas de connexion à la terre. Son tout à fait évident que ces circuits font le travail, et qu'une connexion à la terre est totalement inutile pour certains circuits pour fonctionner correctement. L'idée fausse vient du concept de mise à la terre , mais rappelez-vous que la mise à la terre est simplement une tension de référence. Il n'est pas nécessaire que ce soit la Terre. Ce pourrait être Mars ou tout autre potentiel électrique.

Deuxièmement, pour que le courant circule, un circuit n'a pas besoin de faire une boucle physiquement fermée . Si le point A est fixé à et le point B à V b , ils n'ont pas besoin d'être connectés physiquement pour que cette propriété soit vraie. Lorsque nous connectons une résistance entre le point A et le point B, le courant de B à A sera égal à I B A = V b / R , conformément à la loi d' Ohm . Il est parfois utile de symboliquement$0V$$V_b$$I_{BA} = V_b/R$reliez chaque composant à la tension de référence à la terre. De cette façon, nous pouvons penser à la terre connectée au point A et connectée à une source de tension qui se connecte au point B. Dans ce cas, les deux points ne doivent toujours pas être physiquement connectés, mais peuvent être considérés comme symboliquement connectés. Dans ce cadre, penser à la Terre comme point A, avec notre tension de référence de et Mars comme point B avec une certaine tension inconnue, V m a r s .$0V$$V_{mars}$

Se connecter avec Mars

Supposons que nous puissions établir des connexions électriques presque idéales où que vous soyez (supposons que nous ayons un petit portail très pratique). Les lois physiques régissant l'électricité sont les mêmes partout dans l'univers. Alors que se passe-t-il lorsque vous connectez votre circuit avec votre sol dans la croûte martienne en utilisant ce portail? En fait, cela dépend de ce que est:$V_{mars}$

Cas 1 , $V_{mars} \approx V_{earth} = 0V$

Dans ce cas, votre circuit fonctionne parfaitement normalement. Votre circuit n'a aucune idée qu'il est connecté à Mars et non à la Terre car ils ont approximativement le même potentiel électrique.

$V_{mars} \gg V_{earth} = 0V$$V_{mars} \ll V_{earth} = 0V$

$V_{mars}$

Tension entre Mars et la Terre

Nous ne savons pas vraiment ce que serait, puisque nous ne savons pas la charge nette de la Terre ou de Mars. Il y a un article, " Discussion sur la charge électrique nette de la Terre " qui nous donne quelques indices:$V_{mars}$

... Intégré sur une période suffisamment longue, le courant net à destination ou en provenance de la terre doit être nul. Si ce n'était pas le cas, le potentiel de la Terre se développerait à un point tel qu'aucune force ne pourrait "tirer" plus de charges sur la pente potentielle - et une fois cet état atteint, le courant net serait bien nul. C'est un équilibre dynamique.

On peut difficilement résoudre le problème d’une charge nette sur la terre solide (et liquide) (c’est-à-dire le globe) en partant du fait que le courant dans ce corps est nul (toujours ou dans la moyenne sur une longue période); pas même dans le cadre du "tableau classique de l'électricité atmosphérique". Il ne semble pas y avoir de méthode pratique pour le mesurer.

Fondamentalement, nous pouvons supposer que la Terre et Mars ont atteint chacune leurs charges d'équilibre respectives, mais nous n'avons aucun moyen de savoir si ces charges sont nettes, positives, neutres, ou quelle que soit leur ampleur. Puisque nous ne connaissons pas les charges nettes des planètes respectives, nous ne pouvons pas estimer la tension entre elles.

Je pense que la réponse est effectivement oui, mais pas pour les raisons que vous pensez.

Il y a quelques problèmes pratiques, même si vous tirez 400 millions de kilomètres de câbles indestructibles dans votre boîte à malice SF.

Le premier de ceux-ci est le "vent solaire": un flux de particules à haute vitesse chargées électriquement du soleil. Cela consistera en électrons libres et protons. Ils sont affectés par le champ magnétique terrestre. leur entrée dans l'atmosphère se traduit par des aurores telles que les aurores boréales. L'effet du vent solaire peut avoir pour conséquence que la charge nette de la Terre ou de Mars ne soit pas nulle. Cela peut entraîner une très grande décharge semblable à la foudre lors de la connexion de votre fil. Voir par exemple cette question.

Le fil est également un conducteur se déplaçant dans le champ magnétique du soleil, qui va donc induire un courant même s’il est mis à la terre (mars?) Aux deux extrémités. Compte tenu de sa longueur, cela peut être important.

C'est aussi une antenne, elle captera donc les interférences RF solaires.

Supposons que nous ignorions tous ceux-là. Il y a un autre effet qui entre en jeu. La longueur d’onde du réseau 50Hz n’est que de 6000 km. Votre câble fonctionnera donc comme une ligne de transmission. À tout moment, le courant va et vient.

Vous pouvez le modéliser comme une très très grande antenne monopôle avec une sphère non conductrice à l'extrémité, comme une antenne de voiture avec une balle de ping-pong. En supposant que vous disposiez d'une source d'alimentation suffisamment importante pour surmonter les pertes résistives dans le fil, vous pouvez simplement raccorder votre applicatif AC et cela fonctionnera. Vous aurez probablement besoin de beaucoup plus de 120 V côté conducteur pour atteindre 120 V au milieu du fil, même si votre câble est supraconducteur.

Les deux corps formeraient un condensateur (très très très petit), de sorte que le circuit serait effectivement fermé et qu'un courant (très très très petit) pourrait circuler.

C'est la réponse théoriquement correcte. Dans la pratique, le courant serait si petit que nous pourrions l'appeler zéro pour presque tous les besoins pratiques.

Pour toutes fins utiles, non.

Les connexions "Terre" fonctionnent en vertu du fait que toutes les barres de terre insérées dans le sol d'une seule planète sont effectivement connectées ensemble à travers la croûte de la planète. La connexion n'est pas nécessairement parfaite (par exemple, 0Ω, mais l'impédance est relativement basse).

Étant donné que la terre et mars sont isolés électriquement par plusieurs millions de kilomètres de vide extrêmement dur, il n'y aurait pas de chemin pour le retour du courant. En tant que tel, vous vous retrouveriez avec quelque chose qui ressemblait beaucoup à un condensateur, comme l'a dit Wouter van Ooijen.

Cela dépend de la terre de retour ou de la question de savoir si vous complétez le circuit en utilisant les mots de la question.

La partie déroutante dans votre image est le générateur de courant alternatif: il est montré sans ses deux terminaux et entouré par les eaux équipotentielles de l'océan Atlantique. Par conséquent, tout le courant qu’il crée restera dans l’océan. Un autre détail potentiellement trompeur de votre question est le symbole Terre / Terre sur Mars, et je suppose que c'est la racine de vos problèmes. Ainsi, ...

J'ai pris la liberté de réorganiser votre configuration, en utilisant simplement une autre image pour le générateur, avec deux terminaux. Une extrémité du générateur est connectée à la Terre (ⴲ), l’autre va à une ampoule électrique et de là à Mars (), avec la tige de cuivre que vous avez mentionnée. Notez que l'ampoule reste éteinte ("éteinte").

Si vous voulez que le courant circule et que l'ampoule soit allumée, vous avez besoin d'un fil de retour , fermant le circuit de la manière suivante:

Pour le circuit fonctionne, vous n'avez pas besoin quoi que ce soit à terre ou mis à la terre , ce que vous avez besoin est un circuit où tout le courant peut circuler dans une boucle. Pour le plaisir, utilisons le symbole terre / terre de manière arbitraire et créons un circuit mis à la terre et un circuit sur Mars . Notez qu'il ne s'agit que d'un symbole supplémentaire utilisé à notre discrétion pour obtenir une référence commune pour l'ensemble du problème - ce n'est pas quelque chose dont nous avons besoin pour que le circuit fonctionne.

Pour que le circuit fonctionne, il nous fallait le fil de retour de Mars vers la Terre. Ce fil de retour met en fait Mars et la Terre au même potentiel, nous pouvons donc même considérer la Terre comme étant mars et Mars comme étant reliée à la terre - ceci reste le même arrangement, peu importe si nous n’utilisons pas, un ou deux symboles Terre / Terre:

Il reste peut-être une dernière question: que se passera-t-il si nous utilisons un symbole de masse dans la première image, celle sans fil de retour? Comme ça:

Ou ca:

Eh bien, l'ampoule reste éteinte. Encore une fois: ce n'est pas le symbole, c'est le fil de retour qui est nécessaire, et nous ne l'avons dans aucune des deux dernières images.

Hmmm ... Si le circuit ne se soucie pas vraiment du symbole Terre / Terre, pourquoi est-il si couramment utilisé par tant de personnes? À quoi ça sert?

Regarde ça:

L'ampoule est allumée, mais le lien de retour est manquant. Ceci est possible parce que, en utilisant le symbole de masse , toutes les parties d'un schéma de circuit attachées à un symbole de masse sont considérées comme connectées, même si personne n'a pris le temps de dessiner les fils qui connectent tous les bits mis à la terre d'un circuit. .

Ce sont tous les mêmes, en utilisant simplement une notation différente:

Le symbole terre / terre est si pratique que nous l’utilisons souvent, et lorsque nous sommes bâclés, nous ne faisons parfois même pas attention à l’appeler correctement sol ou terre. Strictement parlant, un circuit mis à la terre est connecté à la terre ou à la terre de sécurité (littéralement: une grosse tige à côté de votre maison ou de votre jardin, enfoncée dans la terre), et un circuit à la terre peut être connecté à l'extrémité (-) d'un appareil à batterie , sans aucune connexion réelle au sol réel. C'est déroutant, mais c'est du jargon et tout le monde l'utilise.

Armé de toutes ces connaissances, vous pouvez comprendre pourquoi c'est si drôle ( source d'image ) ...

• Note (1): J'ai utilisé les symboles astronomiques (, ♂) pour une raison. Ce faisant, j'étais libre d'utiliser le symbole de la terre électrique sur l'une ou l'autre planète.

• Remarque (2): Le générateur de courant alternatif pourrait également être une batterie à courant continu. Afin de comprendre cette configuration, vous pouvez penser à une source de courant alternatif, tout comme une batterie qui est inversée 50 ou 60 fois par seconde (selon les normes nationales). Pour expliquer pourquoi DC ne fonctionnerait pas bien sur la terre et dans le sol, sans fil de retour physique, en métal, considérons l'électrolyse et l'humidité dans le sol, pour commencer ... C'est toute une autre histoire ...

Il vaut mieux abandonner le mot "sol". Un nœud de votre circuit est mis à la terre, l'autre est mars. Ce sont des motifs distincts.

Nous n'avons pas besoin d'aller dans l'espace pour créer des motifs déconnectés. Dans le schéma suivant, V1 fournit 120 VRMS à 60 Hz et XFMR1 et XFMR2 sont des transformateurs d’isolation 1: 1. Chacun crée son propre domaine électrique où un nœud peut être identifié comme terre et un autre "chaud". Le courant ne peut pas s'écouler du "chaud" dans un domaine et de la terre dans l'autre, faute d'un circuit complet, la lampe ne peut donc pas s'allumer.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Malheureusement, je n'ai jamais été à Mars, donc il n'y a aucun moyen de tester cette théorie. Le 120v 60hz d'un générateur est calibré à partir de la terre. En d'autres termes, nous utilisons la charge de la Terre comme référence zéro. La référence peut être analogique de vitesse. Par exemple, à quelle vitesse bougez-vous? Cela dépend de votre comparaison: vous êtes le point de départ; le centre de la terre; le soleil; le centre galactique; ou la personne à côté de vous dans une course. Je postule que la tension à la terre est la même chose. Ainsi, la tension nette pour un circuit mis à la terre serait de 120 v +/- la différence de charge entre la Terre et Mars. Si je le pouvais, je testerais cette théorie en mesurant la tension d’un circuit mis à la terre sur mars avec une source de tension connue. Parce qu'elle est calibrée à la Terre, la différence définirait la charge de Mar par rapport à la Terre.

Le problème est que le dessin que vous présentez ne contient pas de boucle fermée; aucun courant ne doit donc circuler.

Ceci est cependant possible dans certains cas:

1. vous pouvez mettre sur Terre des charges et le courant circulera jusqu'à ce que les charges de deux planètes soient égales, par exemple vous pouvez prendre des électrons de Mars et les envoyer sur Terre,

2. si vous utilisez AC, il y a une capacité entre eux (voir la réponse de Wouter van Ooijen ), ce qui ferme la boucle,

3. si la charge de la Terre est différente de zéro (cas 1), il existe un champ magnétique autour de celle-ci, qui tourne autour du Soleil, ce qui pourrait (en quelque sorte) être utilisé pour induire une tension entre les planètes. Je ne peux pas imaginer comment on pourrait le contrôler.

Ma réponse est que oui - c'est possible, mais pour le moment uniquement de manière théorique.