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출제 17-1

정전용량이 12 pF 인 도체가 프로판 가스 상에 존재할 때 폭발사고가 발생할 수 있는 최소 대전전위를 구하시오.

(단, 프로판가스의 최소발화에너지는 0.25 mJ 이다.)

해설

V = √( E / (1/2 * C)) = √ (0.25 * 10^-3 / ( 1/2 * 12 * 10^-12) = 6,454.97 V


[해설]

정전기 방전 에너지가 가스의 최소발화에너지 이상이면 착화하므로, 축적 정전에너지 식 E = ½CV2에서 V를 구한다.

공식: V = √(2E / C)
대입: V = √(2 × 0.25×10-3 J ÷ 12×10-12 F) = √(4.17×107)
결과: V ≈ 6,454.97 V

대입 전에 pF를 10-12 F로, mJ를 10-3 J로 바꿔야 한다. 도체 전위가 이 값 이상으로 대전되면 방전 에너지가 프로판을 점화할 수 있다.

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