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축전기가 폭발하는 상황과 대처방법

1. Find four examples in which capacitors are useful and/or necessary.Try to surprise with interesting examples!1) 콘덴서 마이크콘덴서 마이크의 구조축전기: 마주 보는 얇은 두 개의 금속판으로 구성, 각각 (+), (-)전하를 저장하고 있음(전압이 걸려 있음)-> 고정 전극판: 고정되어 있음 / 진동판: 소리의 파동에 반응하여 진동소리 -> 진동판 진동 -> 두 금속판 사이의 간격 변화 -> 전기 용량 변화(평행판 축전기의 전기용량:C= {epsilon _{0} A} over {d}) -> 전압 변화(C= {Q} over {TRIANGLE V}) -> 전기 신호로 변환 -> 출력(음성 신호)2) 콘덴서 비행기-고밀도 에너지 저장 장치(슈퍼콘덴서)를 이용한 전동 비행기-구성: 비행기체, 동력장치(소형모터), 동력 저장 장치(슈퍼콘덴서), 충전기충전기를 이용하여 콘덴서에 전기에너지 저장 -> 모터에 에너지 공급 -> 프로펠러를 회전하여 추진력 얻음 -> 비행3) 터치스크린(정전용량 방식; 현재 대부분의 스마트폰에 사용)구성: 투명 전극 + 특수 전도성 금속(인듐 주석 산화물)으로 코팅된 유리+센서전도성 유리 표면에 일정량의 전류를 흐르게 함-> 균일한 전기장 생성 -> 터치 -> 사람 몸의 전기용량으로 인하여 해당 부분의 전기용량 변화-> 4개의 센서를 통한 변화 감지-> 터치한 위치 검출(4) 전기자동차기존의 전기자동차: 전기 배터리와 전기 모터를 사용->리튬이온 배터리를 가장 많이 사용리튬이온배터리의 가장 큰 문제: 지나치게 높은 가격(전기차 가격의 절반 차지)-> 대체재 개발리튬이온배터리슈퍼커패시터장점높은 에너지 용량짧은 시간에 많은 양의 에너지를 충전, 방출 가능(고속충전, 고출력)메모리 효과 x(방전이 충분하지 않은 상태에서 다시 충전하면 전지의 실제 용량이 줄어드는 효과)수명 ↑: 충전, 방전에 의한 수명 단축 문제 x단점충전과 방전 반복 시 배터리 용량 감소낮은 에너지 용량(리튬이온배터리의 1/10 미만)?Hybrid Super Capacitor (=Lithium Ion Capacitor(LIC))리튬이온의 장점+ 슈퍼커패시터의 장점-급속충전 가능(리튬이온 배터리보다 100배 빠름)-충전 수명: 1만회 이상 (하루에 1번 충전한다고 해도 27년 이상 사용가능)-충전과 방전을 반복해도 배터리 용량이 줄어들지 x(일본의 경우, 우수한 소재 기술을 기반으로 이미 정부 주도하에 LIC 산업화에 집중)2. Usually capacitors are charged by a battery.Is it dangerous to remove a fully charged capacitor from a battery?Explain!실생활: 기기에 콘덴서가 내장되어 있어콘덴서와의 접촉 없이 배터리와 분리할 수 있음-> 안전실험과 같은 상황: 배터리와의 분리 과정에서 콘덴서의 양 극과 접촉 가능-> 위험 상황 발생 가능1) 인체 통전 전류(Body current)통전 전류: 도체를 통해 흐르는 전류감전이 되면 인체에 통전 전류가 흐르면서 회로를 형성->감전 회로인체 통전 전류: 감전 회로에서의 통전 전류I(인체통전`전류) == {TRIANGLE V(c`apacitor(배터리)의`전압)} over {R(인체`저항)}2) 인체 저항-전격의 위험을 결정하는 변수-피부가 젖은 정도에 따라 크게 변화건조한 피부100,000~600,000Ω물 묻은 피부500~1,000Ω-> 500Ω이 감전보호 대책을 세우는 저항 값3) 전격영향: 통전전류 및 통전시간AC-1: 감지는 가능함AC-2: 감지 및 비자의적인 근육수축이 일어날 수 있으나 일반적으로 유해한 전기 생리학적 영향은 없음AC-3: 강한 비자의적 근육의 수축, 호흡곤란, 회복 가능한 심장기능의 장애, 마비 등이 발생할 수 있음AC-4: 심장마비, 호흡정지 및 화상 또는 다른 세포의 손상과 같은 병리생리학적인 영향을 일으킬 수 있음1), 2), 3)을 통하여 각 상황에 따른 안전 상황 마지노선 계산 가능ex) 손이 물에 젖은 상황 가정: 500Ω위 표에 따르면 I = 50mA일 때 t = 0.1s 이하일 경우까지 안전I(인체통전`전류) == {TRIANGLE V(c`apacitor(배터리)의`전압)} over {R(인체`저항)} -> 25V1C = 1A x 1s -> Q = 0.005CC= {Q} over {TRIANGLE V} -> 0.0002F = 200μF4) 결론Capacitor가 인체에 접촉하여 감전이 일어나는 경우 배터리의 전압, 피부의 상태, capacitor의 용량에 따라서 위험할 수 있다.3. Analyze and explain the conditions in which capacitors explode.1) 과전압축전기: (일반적으로) 두 개의 판+ 유전체유전체의 유전 강도: 방전을 일으키지 않고 걸어줄 수 있는 최대 전기장유전체에 유전강도를 넘어서는 전기장이 걸리면 절연 파괴가 일어나 방전->축전기 폭발2) 과열축전기의 잘못된 연결: 케이블 접속부위의 볼트 조임 과대, 단자 체결 불충분품질이 낮은 축전기의 이용: 콘덴서 내부의 이상주위온도가 규정치 이상보다↑, 방열이 원활하지 않음전해 콘덴서: 내부 전해액의 누설이나 기화 -> 폭발3) 극성 연결 오류전해 콘덴서는 극성이 있음 -> 극성을 올바르게 연결하여 사용해야 함

자연과학| 2019.07.03| 6페이지| 2,500원| 조회(226)

축전기, Capacitor, 축전기 폭발

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