電気伝導体に超高電圧を印加する方法
- 金1mm当たりに、5*10＾12（V）を印加する方法を考案したい
- 雷雲のスタティック・ディスチャージャーを利用する方法や金箔を利用する方法が考えられる
- 人工的に発生可能な最高の電圧は30MVである
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電気伝導体に超高電圧を印加する方法
電気伝導体に超高電圧を印加する方法 こんにちは、 金1mm当たりに、5*10＾12（V）を印加したいのですが、どのような方法があるのでしょうか？電流は少ない程良いです。 その際、金は10＾(-4)mmまで薄く出来ますので、この場合は5*10＾8（V）の印加になります。 また長さ10mmにしますと、5*10＾13（V）になります。 普通に考えれば、無理なように思えますが、何とか工夫とか細工とかして、理論的に 金1mm当たりに、5*10＾12（V）を印加する方法を考案したいです。 １つの方法としまして、雷雲では１～10億V（＝10＾９V）あるようなので 飛行機のスタティック・ディスチャージャーという針の先端を、金で超細くして（インダクタンスと抵抗を大きくして）、直撃雷を受ければ、場合によっては印加できるのでは（？）とか考えております。 また別の方法としまして、飛行機の表面を薄い金箔で覆い、直撃雷を受ければ、場合によっては印加できるのでは（？）とか考えております。 尚、人工的に発生可能な電圧は、30MVの電源(バンデグラフ) 加速器や塩原にある12MVインパルス電圧発生装置があるようです。これらにトランスを作用させれば、更に高い電圧が得られるか否かは解りません。 かなり難しいとは思いますが、何としてでも、理論的に方法を考案したいです。 http://criepi.denken.or.jp/jp/shiobara/
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１mm当たり5×10^12 Vを印加するという意味がお解りですか？ 仮に1kWの電力で金が溶ける（蒸発？）とします。（これは計算した値では ないですが、そんなに的外れではないと思います） 何らかの方法で所望の電圧が印加されたとしましょう。そのときに流れる 電流が200pA以下なら金は溶けません。 そして、この電圧、電流になるためには金の抵抗（インピーダンス）は 25×10^21Ω以上でなくてはなりません。これは最も優れた絶縁体の 抵抗に匹敵します。 つまり、金属（金）で絶縁体を作れるか、という問題に帰着します。 コンクリートで冷やそうが絶縁油に入れようが、まさに桁違いに 焼け石に水です。（原爆に団扇くらいの感じ） 細くするとインピーダンスが上がるのは事実ですが、せいぜい 頑張って数倍までですし、ハイミューのコアを使ってもインダクタンス アップは数万倍くらいまでです。一方、必要とする抵抗アップ率は 160億×160億倍 です。これを目指して数万倍やそこら得られてもまさに原爆にウチワです。 どこからこの高電圧が導き出されたか解りませんが、普通に考えると この質問への答えは「無理」というのが正しいと思います。 それでも、何とかして実現したいというのであれば、このような ネットのQ&Aで質問するグレードの話ではなく、20年計画くらいの つもりで大プロジェクトを興して行う大研究です。 お望みの回答にならず恐縮ですが、あまりにも桁が違うのでどうしても このような回答になってしまいます。悪しからず。
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何が目的なのか不明ですが、金は電気抵抗の低い導体なのでどんなに薄く延ばしても1mmあたりの電気抵抗は数１００Ωにしかなりません。従って、高電圧を印加すると 大電流が流れて瞬時に蒸発します！ 金が蒸発する映像を高速度カメラで撮りたいというのであれば、もう少し低い電圧でも十分な気がしますがいかがでしょうか？
お礼
＞1mmあたりの電気抵抗は数１００Ω 径を小さくすると、インダクタンスが増えて、インピーダンスは増加しますし、コイル状にすれば、更にインピーダンスは増加します。真剣な答えを望みます。
補足
お返事有難う御座います。 ＞大電流が流れて瞬時に蒸発します！ 蒸発しないように、周りを油にするとか、コンクリートで埋めてしまうとか、冷却するとか、工夫する必要があります。大電流で瞬間的に短絡しても、いいので、大電圧を印加させて、その残骸を調べたいです。
何で長さあたりの電圧なのか不可解ですが、一番安いのはおっしゃる通り、バンデグラフ発電器です。
お礼
お世話になります。 絶縁体を選定しました。金の変わりに、S（硫黄）を使いたいです。 2.00 × 10＾15 Ωｍです。 但し、S（硫黄）の場合ですと、印加が必要な電圧は 2.00 × 10＾16 V/cmです。
補足
お返事有難う御座います。 ＞一番安いのはおっしゃる通り、バンデグラフ発電器です。 30MV(=3*10^7V) で金は10＾(-4)mmまで薄くしても、この場合は5*10＾8（V）の印加になりますので、ただ印加するだけでも１桁と少し足りないです。トランスで変圧可能なのでしょうか？その場合、空気絶縁が破壊されるはずですが、油等で囲えば、絶縁破壊は避けれるでしょうか？如何でしょうか？
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お返事有難う御座います。 ＞どこからこの高電圧が導き出されたか解りませんが、普通に考えると ＞電流で瞬間的に短絡しても、いいので、大電圧を印加させて、その残骸を調べたいです。 原子核の模型に、液滴模型というのがあります。 電圧を印加した場合、低い電圧の場合、自由電子が流れるだけですが、単純にこの模型を 元に計算すると、10＾8Vオーダー以上になると原子核に何らかの影響を及ぼす可能性が あると思い、この質問しております。 （頭がおかしいのでは思わないで下さい。計算上、可能性としてあるかもしれないと 思っております。人間は夢があって進歩するものだと持っております。男のロマンだと 思って大目に許して頂きたいです。） ＞それでも、何とかして実現したいというのであれば、このようなネットのQ&Aで質問 ＞するグレードの話ではなく、20年計画くらいのつもりで大プロジェクトを興して行う ＞大研究です。 風呂の中でよくよく考えますと、何も電気伝導体である金に拘る必要が無いのではないか と考え直しました。要するに、原子番号が高い。原子番号が奇数。電気伝導率が悪い物質。 の方が条件として満たしているのではないかと思うようになりました。 周期表を見ながら、印加する物質を再考致します。指摘御座いました。