Может ли электрическая сила поднимать тяжелые тела?

Если я не просчитался, это не представляется возможным по следующей причине.

Оценим электрическое поле, необходимое для подвешивания человека массой$m=70kg$. Для простоты рассмотрим плоский конденсатор с площадью пластины$A=1m^2$, что кажется разумным для "одной стороны человеческого тела ". Сила$F$между пластинами конденсатора $\frac{\epsilon_0 A V^2}{2 x^2}=\frac{\epsilon_0 A E^2}{2}$, где$\epsilon_0=8.85\cdot 10^{-12}F/m$,$V$- разность потенциалов между пластинами,$x$расстояние между пластинами,$E$- электрическое поле внутри конденсатора. Если$F=mg\approx 686N$, мы получаем$E=\sqrt{\frac{2 m g}{A\epsilon_0}}\approx 1.24\cdot 10^7 V/m$, тогда как электрический пробой в атмосферном воздухе происходит, когда электрическое поле превышает$3\cdot 10^6 V/m$.

РЕДАКТИРОВАТЬ (30.07.2021): @EdL задал хорошие вопросы в комментарии:

Так что же произойдет вместо этого, разрядится ли конденсатор по воздуху?

Да.

Не могли бы вы задать тот же вопрос по электростатике с комаром, чтобы сравнить, какое поле требуется для этого?

Предположим, что комар имеет следующие размеры и вес : 4 мм и 5 мг. Предположим, что комар имеет в плане квадратную форму (это может выглядеть глупо, но можно сделать другое предположение и вычислить — обратите внимание на квадратный корень в формуле), поэтому площадь равна$1.6\cdot 10^{-5}m^2$. Подставив эти данные в приведенную выше формулу, получим$E\approx 8.32\cdot 10^5 V/m$.

Итак, я подсчитал (с пропорциональностью), что с Bic Pen весом около 233 тонн мы поднимем человека весом 70 кг.

Величина электростатической силы, с которой ручка действует на бумагу, комара или человека, создаваемая трением ручки, не имеет ничего общего с массой ручки. Сила зависит только от суммарного заряда, полученного на поверхности пера из-за трения. Добавление большей массы без увеличения площади поверхности трения не увеличит суммарный заряд и, следовательно, не увеличит электростатическую силу.

Способна ли эта электростатическая сила заставить бумагу, комара или человека двигаться с ускорением по направлению к ручке, зависит от второго закона Ньютона;

Где$F_E$- электростатическая сила из-за чистого заряда на ручке и$m$масса бумаги, комара или человека. Как указывали другие, чтобы поднять человека, сила электрического поля должна быть чрезвычайно высокой.

Надеюсь это поможет.

Это возможно, но маловероятно из-за силы электрического поля.$^1$.

Электрическое поле пропорционально количеству заряда и не зависит от массы какого-либо из тел.

Если бы вы хотели поднять человека, масса которого$70kg$используя электростатические силы, вам потребуется, чтобы электростатическая сила была равна его весу, или

$^1$Разность электрических потенциалов, создаваемая таким огромным сбором заряда, может превышать напряжение пробоя для воздуха. В этот момент заряд быстро пересечет границу между двумя объектами и быстро нейтрализует систему.

В принципе можно, но на практике крайне сложно.

Проблема в том, что напряженность поля, необходимая для подъема любого значительного веса, чрезвычайно высока, и возникает дуга или пробой, разрушающий поле.

Этот принцип когда-то изучался для судов на воздушной подушке и самолетов вертикального взлета и посадки, но напряжение, необходимое для достижения любой высоты, было экстремальным, градиент поля до разрушения все еще допускал лишь скромные веса, и даже если бы это могло быть достигнуто, риск поражения электрическим током для любого, кто находился бы под ним, был бы меньше. был слишком велик. Я помню историю с SF с такими машинами, но на этом идея остановилась.

Что было достигнуто, так это использование электростатических сил для ускорения воздуха, создавая тягу для летательных аппаратов с ионным двигателем . Легкие и хлипкие модели вертикального взлета и посадки с вертикальной ионной тягой взлетали и зависали, но они тянули провода вниз к генератору высокого напряжения на земле. Массачусетский технологический институт также недавно создал модель самолета с неподвижным крылом MIT EAD Airframe Version 2 , поддерживающего полет, с бортовой горизонтальной ионной тягой и более эффективной обычной аэродинамической подъемной силой. Но у модели не было избыточной тяги для взлета, ее нужно было запускать.

Относительно массивный объект поднялся в воздух с помощью электростатических сил.

В Gravity Probe B использовались сферы из плавленого кварца размером с мячик для пинг-понга. Они были разработаны не только для центрирования электростатическими силами на орбите, требующей всего доли вольта, но и для левитации в лаборатории при силе тяжести в 1 г для испытаний. Для этого требовалось около 1500 В на зазоре 0,001 дюйма между сферой и электродами корпуса, конечно, в вакууме.

Я посмотрю, смогу ли я найти ссылки на некоторые дизайнерские документы, пожалуйста, не стесняйтесь опередить меня!