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출제 17-1
정전용량이 12 pF인 도체가 프로판 가스 상에 존재할 때 폭발사고가 발생할 수 있는 최소 대전전위를 구하면, 최소발화에너지 관계에서 ( ① ), ≒ ( ② )이다. (단, 프로판가스의 최소발화에너지는 0.25 mJ)해설
① 공식
②
②
[해설]
도체에 쌓인 정전에너지 E = ½CV2가 프로판의 최소발화에너지에 이르면 방전 불꽃만으로 점화된다. 그래서 이 식을 V에 대해 풀어 폭발이 일어날 수 있는 최소 대전전위를 구한다.
공식: V = √(E ÷ ½C) = √(2E ÷ C)
대입: V = √(0.25×10-3 J ÷ (½ × 12×10-12 F))
결과: V ≒ 6,454.97 V
단위 환산이 채점 포인트다. 0.25 mJ는 0.25×10-3 J로, 12 pF는 12×10-12 F로 바꿔 넣어야 자릿수가 맞는다.
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