¿Cómo extraer energía de un campo eléctrico alterno?

Dado un campo eléctrico alterno E dentro, por ejemplo, de un gran condensador de placas paralelas, ¿cómo se puede utilizar la energía del campo para alimentar un dispositivo electrónico?

Hasta ahora pensé en poner dos placas paralelas no conectadas más pequeñas dentro del campo.

Sin embargo, esto no pareció funcionar en una configuración experimental pequeña con ~230 V/50 Hz que producían intensidades de campo de condensador (teóricas) de aproximadamente 11,5 kV/m y resultaban en mediciones de 0 V en las placas paralelas más pequeñas.

Editar: dimensiones reales y valores agregados ingrese la descripción de la imagen aquí

A 1 = 0.25 metro 0.25 metro = 0.0625 metro 2

A 2 = 0.1 metro 0.1 metro = 0.01 metro 2

d 1 = 0.02 metro

d 2 = 0.0016 metro

Intensidad máxima del campo eléctrico: mi ^ = 230 V 0 , 02 metro = 11.5 k V metro

Capacitancia de placa grande: C 1 = ε 0 A 1 d 1 27 pag F

X C 1 = 1 2 π F C 1 115 METRO Ω

Capacitancia de placa grande a pequeña (si las placas pequeñas están centradas): C 1 , 2 = ε 0 A 2 d 1 d 2 2 9.6 pag F

X C 1 , 2 = 1 2 π F C 1 , 2 330 METRO Ω

Tengo la sensación de que me estoy perdiendo algo muy básico aquí que da como resultado esas medidas de 0,00 V.

Editar

Siguiendo estos cálculos, incluso a frecuencias más altas en el rango de MHz, la energía extraída sería demasiado pequeña para alimentar incluso pequeños microcontroladores.

¿Qué más puedo hacer para extraer energía dentro de un condensador de placas paralelas con un campo eléctrico alterno?

Sus dos placas adicionales forman un divisor capacitivo junto con las placas exteriores. ¿Ha calculado la impedancia de fuente de dicho divisor a 50 Hz? ¿Cómo se compara esto con la impedancia de su medidor?
2 kV/m sugiere que sus placas exteriores están separadas unos 10 cm. Si tienen un área de un metro cuadrado, entonces tiene una capacitancia de aproximadamente 90 pF entre ellos y aproximadamente 6,5 uA fluyendo a 230 V/50 Hz. Esto debería mostrar algunos voltios en un medidor de 10 Mohm. Sin embargo, si sus placas fueran significativamente más pequeñas, entonces el voltaje también se reducirá proporcionalmente. Las placas de 0,01 m2 solo darían milivoltios.
Lo siento, me equivoqué con los números en la primera publicación. Vea mi pregunta editada con los valores correctos arriba.

Respuestas (1)

Dado un campo eléctrico alterno E dentro, por ejemplo, un gran condensador de placas paralelas

Suponiendo placas de 1 metro cuadrado y 1 metro entre las placas, hay una capacitancia total de placas paralelas de 8,85 pF. Pruebe esta calculadora para verificar .

A 50 Hz, la reactancia capacitiva es de 360 ​​Mohms, ¿cuánta energía crees que podrías obtener de dos placas más pequeñas en el interior? Las placas más pequeñas pueden tener 0,1 metros cuadrados y luego la capacitancia de una placa exterior a una placa interior más pequeña será de 0,89 pF con una reactancia de 3,6 Gohm. Pero hay dos de ellos, por lo que es una reactancia capacitiva en serie total de aproximadamente 7 Gohmios.

¿Qué esperaba ver a través de su medidor y de hecho estaba pensando que resultaría en un transformador capacitivo?

Si las placas internas más pequeñas estuvieran cada una a 1 mm de sus respectivas placas externas, entonces la reactancia capacitiva total sería de 7.2 Mohms y ciertamente vería algo de voltaje en su medidor.

Vea mi pregunta editada arriba. De hecho, esperaba medir un voltaje reducido en las placas más pequeñas mientras flotan a diferentes potenciales eléctricos dentro del campo. Esto fue solo un ejemplo, es decir, una idea de cómo hacer la extracción de energía. Mi pregunta principal "cómo extraer energía del campo eléctrico alterno" sigue abierta :)
Su método básico es correcto para eliminar energía, pero su implementación es débil. Las frecuencias más altas y los voltajes más altos son la forma de mejorar las cosas.
De acuerdo, el sistema real se ejecutará en el rango de MHz de todos modos, por lo que buscaré más en esta dirección.
Después de hacer los cálculos, creo que la cantidad de energía recibida sería demasiado pequeña para alimentar incluso microcontroladores pequeños. ¿Sabes algo más que pueda hacer para lograr al menos <1 W de transferencia de energía?
La transferencia de energía magnética es el mejor método.