太阳能源心利用

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1、太阳能源新利用-----关于太阳风的三种发电新机制猜想----PB09203158朱子杰希腊神话中，天神宙斯和女神勒托之子—阿波罗，被人们奉为太阳神。相传，为了追求仙女达弗涅，每天黎明，太阳神阿波罗都会登上太阳金车，拉着缰绳，高举神鞭，巡视大地，给人类送来光明和温暖。所以，人们把太阳看作是光明和生命的象征。作为太阳系中心天体的太阳，是距地球最近的一颗能够向空间辐射光和热的恒星，也是地球外部能量的主要来源。对地球上的人类来说，太阳是地球以外最重要的天体。太阳是一个巨大的灼热气体球，其内部每时每秒都在进行着热核反应，每秒产生约38.

2、62×1025J的巨大能量，并不断向外释放。地球虽只就受到其中很小的一部分，约为每秒1.052×1015J，但一年下来，其总量累计相当于100×1016KW·h电，是目前全世界总发电量的几十万倍。对于资源不断匮乏的地球人来说，这无疑是一笔宝贵的财富。目前，对太阳能源的利用，主要集中在太阳能电池板方面。其通过半导体硅，硒等材料将太阳光能转换为电能。可靠性高，寿命长。但其光电转换率低，价格昂贵的致命缺点严重阻碍了其大规模的推广。目前对太阳能的利用还完全处于初级阶段。但面对着地球石油，煤炭资源的日益紧张，找到新的可利用的能量来源成为新

3、世纪的当务之急。太阳能电池将目光对准了太阳所辐射出的热量，但不要忘了，在产生热量的同时，太阳还在向外发射着带电粒子。这种以200-800km/s的速度运动的等离子体流由质子和电子等组成，被称之为“太阳风”太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体（带电粒子）流。在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的

4、效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。光作为一种电磁波，它具有能量，也具有动量，从而对照射的物体具有压力。那么，既然太阳可以产生如此强烈的太阳风，为什么不能设计一种类似于地球上的风力发电机似的装置，来利用太阳风发电呢？在以前的学习中曾经遇到过这样一道题：人造地球卫星由于受到太阳光的压力，会逐渐偏离原来的轨道。设一人造地球卫星的质量为m=100kg，外形是半径为r=1m的球形，射到它上面的太阳光有50%被反射，π50%被吸收。已知太阳的常数值为1350W/㎡（太阳常数是地球轨道处，垂直于太阳光的每平方米面积能接受的太阳光的功率

5、），试求这卫星所受到的太阳光的压力和因此产生的加速度。分析：由于光具有粒子性，所以在达到物体上时，根据动量定理，会对此物体产生一定的压力。大量光子长时间作用就会形成一个稳定的压力。当平行光垂直照射物体时，单位面积所受光压为P＝I（1＋R）／c，式中I为单位时间垂直入射到单位面积的光能量，R为表面的能量反射率，c为真空中的光速。彗星尾巴背着太阳就是太阳的光压造成的。解：设太阳光的能量密度为w，则在t时间内，射到这人造卫星上的太阳光能量为W=πr²ctw根据狭义相对论，这能量相应的质量为M=W/c²=πr²tw/cP=mc=πr²t

6、w电磁波的能流密度S的大小为S=

7、E×H

8、=EH=﹙ε。／μ。﹞½E²=wcP=πr²tS／c因50%太阳光被吸收，50%被反射，故t时间内，太阳光的动量变化为0.5（p-0）+0.5【p-（-p）】=1.5p于是得太阳光作用在这卫星上的压力为F=1.5dp∕dt=1.5πr²S∕c代入数值得F=2.1×10^-5Na=2.1×10^-7m∕s²此答案不免有些令人失望，数值太小，作用微乎其微。但回过头来再仔细分析一下上题中得到的F的表达式F=1.5πr²S∕c，如果可以增大r的值，便可以大大增加压力。同时如果减少质量m，有太阳风

9、产生的加速度a也会大幅度增加。这样来看，我们可以制作一张用极薄的轻质材料制成的巨大风帆。一个直径为300米的太阳风帆²，从太阳光中获得的推力约为300N，可使重为400kg的飞行器200多天内飞抵火星，若将其存储起来，也将获得客观的能量。现在，再来设想另一种情况。既然太阳在随时随地的向外发射着带电粒子，那么，这不正为磁流体发电机的构成备好了条件吗？！磁流体发电机又叫离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。　　磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利

10、用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。等离子体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，A、B板间产生电场，正、负离子同时受洛仑兹力和电场力。设A、B平行金属板的相对面积为S，相距L，等离子体的电阻率为ρ，喷入气体速度