既然磁场可以产生电，为何人类不用地球自身的磁场来发电？

我们知道，发电机的工作原理基于电磁感应，简单来讲就是，如果将导体置入一个磁场之中并让它做切割磁感线的运动，导体两端就会产生感应电动势，在此情况下，如果将其接入一个闭合电路，那么这个闭合电路中就会产生感应电流。

另一方面来讲，地球自身就具备一个巨大的磁场，在它的保护之下，地球的大气层才不会遭到“太阳风”（即来自太阳的高速带电粒子流）的侵袭。

既然磁场可以产生电，那我们可以用地球自身的磁场来发电吗？答案当然是肯定的。那为何人类不用地球自身的磁场来发电呢？其实原因就是：地球自身的磁场并没有想象中的那么强，想要利用它发出足够我们使用的电根本就不现实，下面我们来具体讲一下。

从物理学的角度来讲，当一个导体在磁场中做切割磁感应线运动时，在其两端产生感应电动势（E）的大小可用公式“E = BLv”来描述（其中B、L、v分别代表磁场的磁感应强度、导体的长度以及导体切割磁感应线的速度）。

地球表面磁场最强的区域位于南极附近，其磁感应强度约为6.8 x 10^(-5）特斯拉，也就是说，即使我们让一个长达100米的导体以100米/秒（即每小时360公里）的速度在地球磁场最强的区域高速运动，这个导体的两端最多也只能产生0.68伏特的感应电动势，这根本就不够用啊。

由于我们无法增强地球磁场的磁感应强度，因此如果我们想要利用地球磁场发出更强的电，就需要大幅增加导体的长度，以及导体切割地球磁场的磁感应线的速度，应该如何实现呢？

一个可行的方法就是，发射一根非常长的导体到太空中去，然后让它以极高的速度围绕着地球运行（这其实就相当于在做切割地球磁场的磁感应线的运动）。有意思的是，其实这种方法早就有人试过了。

1992年，NASA的“亚特兰蒂斯号”航天飞机执行了一项名为“绳系卫星系统-1”（Tethered Satellite System 1，简称TSS-1）的任务。

该任务可以简单地描述为：在“亚特兰蒂斯号”进入预定位置之后会释放出一颗卫星，这颗卫星与“亚特兰蒂斯号”之间会通过长度为20公里的导电绳缆彼此连接，在此之后，“亚特兰蒂斯号”还会放出一条导电绳缆到地球大气层的电离层，从而形成一个通路。

根据预想，这条长达20公里的导电绳缆将会以大约7.5公里/秒的速度切割地球自身磁场的磁感应线，进而产生数千伏特的感应电动势以及强度为几安培的电流，然而在该任务的执行过程中，当导电绳缆放到200米长的时候，就卡住了……

尽管如此，人们还是探测到了40伏特的感应电动势以及0.0015安培的电流，这说明了我们确实可以用地球磁场来发电。

由于“绳系卫星系统-1”的实验结果令人很不满意，因此在1996年的时候，NASA的“哥伦比亚号”航天飞机又执行了一次名为“绳系卫星系统-1R”（TSS-1R）的类似任务，但此次任务也算不上成功，因为当导电绳缆放到19.3公里的长度时，就断了……

不过在“绳系卫星系统-1R”任务中，人们探测到了3000伏特的感应电动势以及3安培的电流，这还是相当可观了。在此之后，人们决定再接再厉，又开始积极准备“绳系卫星系统-2”（TSS-2）任务，但由于种种原因，该任务至今都没有实施。

小结

综上所述，地球自身的磁场确实是可以用来发电的，但因为这并不能满足人类平常的用电需求，所以人类才没有采用这种发电方式。

实际上，就算是对运行在近地轨道的卫星来讲，这种发电方式也不太适用，因为从能量的角度来讲，卫星利用地球磁场发出的电，其实是来自卫星的动能，而卫星的动能减少了，就不能保持原有的轨道，于是就需要额外的能量来进行轨道修正。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见`

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关键词： 地球磁场 感应电动势 磁感应线

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