첫댓글ㅎ...저 꽤나 오랜만이죠..^^ 요새 전기회로 부분 안 한지 쫌 오래 되서 확실하진 않지만... 문제 1. 그림에서 봣을 때 양쪽 전극 사이에 평행한 전기장이 생기고 그 사이의 흑연으로 전류가 흐르면서 열에너지가 생긴다고 봅니다. 그런데 전극은 알루미늄 재질이고 전원과 전극을 연결하는 전선은 아마 구리 도선일
문제2. P=V^2/R입니다. 위에서 가정한대로 전압은 일정하다고 했으므로 P는 R에 반비례합니다. 알루미늄 도선이 전도성이 좋기는 하지만 문제 1과 같은 이유에서 도선의 온도가 높아지면 도선의 비저항이 높아지고, 도선의 저항은 또한 도선의 길이에 비례하므로 오른쪽으로 갈수록 실저항은 더 커져 전력이 낮아집니다.
어느 대학에 가보면 이런 종류의 실험을 실험 수업에서 합니다. 흑연판에 접점 형태의 전극판을 만들고 (+)극과 (-)극을 대어 놓고 전류를 흘리면, 전류가 흘러가는 모양이 마치 점전하 두개를 놓고 전기장 모양을 그리듯이 형성됩니다. (+)에서 (-)로 직선으로 연결한 가상의 경로를 따라 가지 않고 물처럼 흘러갑니다.
흑연에서 열나는 이유는 단순히 30W 란 전기에너지가(한 판넬에서) 열에너지로 변하니깐요~~^^ 흑연에서 왜 빛이 안날까란건.....흑연이 넢적하게 넓기 때문이예요....같은 저항값이라도 아주 좁고 짧은 흑연에 전압을 연결한다면 아크가 튈듯...(이런건 제가 직접 실험가능 한것이죠^^; 언제 함 해볼까요??)
아주 크고 넓적한 흑연과 아주 작고 좁은 흑연의 저항값이 같다면.....전압을 연결한다면 똑같은 에너지를 방출해야 하는데....넓적한 흑연은 단위면적당 에너지의 방출이 적을수 밖에 없겠죠....미지근한 열에너지정도만 방출하겠지만.....작고 좁은 흑연에서 단위면적당 에너지의 방출은 커야하기 때문에...
문1. 음.... 알루미늄 극판을 근사적으로 이상적 전선이라고 생각했을 경우에... 합성저항은 순수한 병렬연결 과 흡사하여 작아지게 되고... 과도한 전류(처음 전극의 접한 부분에서는 총 전류I가 흐르는 것이겟죠)가 흘러서.... 말하자면 퓨즈가 끊어지듯이 말이죠... 즉, 전극 주위의 경우에는 순수한 병렬연결로 근사
할 수 있는 상황이 아닐까 싶습니다....... (이러한 근사화는 알루미늄의 비저항이 충분히 작기 때문에 가능하다고 생각되네요.. 제 추론이 맞다면 말이죠..;) (결론 : 총전류 I를 구하기 위한 합성저항R은 순수한 병렬연결과 흡사하다는 결론을 근사화에서 내릴 수 있다.)
문2. 그러나 근사화 할 수 있는 것은 전극의 끝 부분에서는 통하지 않게 됩니다. 알루미늄 극판의 끝과 끝은 전위가 같지 않습니다. (즉, 도체 내의 비저항에 의한 전압강하)끝 부분에서는 당연히 전류가 적게 흐르게 됩니다. (순수한 병렬연결처럼 알루미늄의 비저항이 0이라면 모든 판넬에 똑같은 전류가 흘러야 합니다.)
이 효과는 알루미늄 도체가 길어질수록 뚜렷하게 나타나겠죠. (즉, 길다란 알루미늄에 의한 전압강하가 꽤 많이으로 일어나게 되기 때문에 그런 현상을 근사화하기 힘들다는 것이죠..) (결론 : 도체내의 전압강하를 무시할 수 없는 끝 부분에서는 총전류 I처럼 병렬연결로 근사화 할 수 없어서 각 판넬의 전류가 조금씩 틀
문3. 음..... 전극를 중앙부분에 설치하면 어떨까요... 그럼 아주 효과가 없어지지는 않아도... 한쪽으로 전선에 과하게 열을 받는 일은 없어지지 않을지.. (적어도, 전선 하나의 부담이 반분은 될 수 있을 테니....) // 문4. 솔직히 생각이 잘 안나네요... -_-;; 문2에 대한 제 추론이 맞다면... 일단 초전도체를 사용한다
(퍽퍽!!!! <- 맞아서 끌려가고 있다.).....;; 이건 빵점짜리 답일듯...;; 짧게 만드는 것도.. 비효율적일 것 같고...... -_-;; 음.... 이정도... 밖엔 생각이 안나네요...;; 역시 내공을 쌓는 게 중요한 일.. (<- 다시 헛소리가 발동하기 시작했다..)
첫댓글 ㅎ...저 꽤나 오랜만이죠..^^ 요새 전기회로 부분 안 한지 쫌 오래 되서 확실하진 않지만... 문제 1. 그림에서 봣을 때 양쪽 전극 사이에 평행한 전기장이 생기고 그 사이의 흑연으로 전류가 흐르면서 열에너지가 생긴다고 봅니다. 그런데 전극은 알루미늄 재질이고 전원과 전극을 연결하는 전선은 아마 구리 도선일
것입니다. 이 때 그 경계면에서 전자들의 정체 구간이 생깁니다(안티비어즈님에게 옴법칙 설명들을 때 나옵니다.제가 잘못 적용했을수도). 그래서 그 정체 구간에서 열이 생깁니다.
문제2. P=V^2/R입니다. 위에서 가정한대로 전압은 일정하다고 했으므로 P는 R에 반비례합니다. 알루미늄 도선이 전도성이 좋기는 하지만 문제 1과 같은 이유에서 도선의 온도가 높아지면 도선의 비저항이 높아지고, 도선의 저항은 또한 도선의 길이에 비례하므로 오른쪽으로 갈수록 실저항은 더 커져 전력이 낮아집니다.
문제 3. 전원과 전극을 연결하는 전선도 같은 알루미늄 도선으로 합니다. 문제 4. 판넬과 전원사이의 거리에 비례해서 알루미늄 도선의 단면적을 넓혀줍니다. 판넬의 양끝에 전극을 걸어줍니다.
^-^...그런데 흑연에서 빛이 나지 않고 열만 나도록 하는 기술이 어떤건지 궁금하네요..ㅎ
^^ 정체 구간은 적정 양의 전하가 쌓여 있기만 하니깐 열 에너지로 전환되지는 않겠죠 ^^
아마도 위의 문제는 병렬 연결이 안되기 때문인 것 같습니다. 구조상 회로처럼 흑연들이 병렬 연결된 것 처럼 보이지만 회로에서 쓰이는 것들은 전부 "선" 구조이죠...
흑연체가 면구조(가로폭이 길이에 비해 어느정도!!! 넓어지면)가 되어 진짜 유체 처럼 흘러 다닙니다. ^^; 그래서 멀리 돌아다니기 보다는 가까운 곳에서 우회해서 바로 나가 버리려고 하죠...
어느 대학에 가보면 이런 종류의 실험을 실험 수업에서 합니다. 흑연판에 접점 형태의 전극판을 만들고 (+)극과 (-)극을 대어 놓고 전류를 흘리면, 전류가 흘러가는 모양이 마치 점전하 두개를 놓고 전기장 모양을 그리듯이 형성됩니다. (+)에서 (-)로 직선으로 연결한 가상의 경로를 따라 가지 않고 물처럼 흘러갑니다.
이 문제를 피하려면 각 셀 마다 독립되게 전류가 흘러갈 수 있도록 전선 배치를 해야 하죠... 알루미늄 전극을 통짜로 모든 셀에 다 갖다 붙이면 안되는 거죠...
보충설명 더 해드릴께요.....실제로 10m 정도로 똑같이 해보니 전극이 뜨거워 지지 않습니다..^^;; 따라서 알루미늄전극과 구리전선사이의 정체구간에서 열이 생긴다는 생각은 옳지 않죠.....열은 다른 이유때문에 생깁니다..^^;;
가까이 있는 판넬의 흑연이나 멀리있는 판넬의 흑연의 저항값은 알루미늄전극의 저항에 상관없이 똑같습니다....그러면 각각의 판넬에 대해서 V²/R 값은 똑같게 됩니다....따라서 온도는 똑같아야 한다.... 실험결과랑 틀린 이 이상한 논리를 반박해 주실수 있겠어요?ㅎㅎ
흑연에서 열나는 이유는 단순히 30W 란 전기에너지가(한 판넬에서) 열에너지로 변하니깐요~~^^ 흑연에서 왜 빛이 안날까란건.....흑연이 넢적하게 넓기 때문이예요....같은 저항값이라도 아주 좁고 짧은 흑연에 전압을 연결한다면 아크가 튈듯...(이런건 제가 직접 실험가능 한것이죠^^; 언제 함 해볼까요??)
아주 크고 넓적한 흑연과 아주 작고 좁은 흑연의 저항값이 같다면.....전압을 연결한다면 똑같은 에너지를 방출해야 하는데....넓적한 흑연은 단위면적당 에너지의 방출이 적을수 밖에 없겠죠....미지근한 열에너지정도만 방출하겠지만.....작고 좁은 흑연에서 단위면적당 에너지의 방출은 커야하기 때문에...
그놈은 엄청나게 뜨거워지고....따라서 빛(->아크,불 등등..-_-;) 등의 에너지도 사이좋게 나타나죠....
넹...... anti님 말처럼 이건 완벽한(?) 병렬연결이 아니기 때문에...이런 문제가 생깁니다....^-^;;
문1. 음.... 알루미늄 극판을 근사적으로 이상적 전선이라고 생각했을 경우에... 합성저항은 순수한 병렬연결 과 흡사하여 작아지게 되고... 과도한 전류(처음 전극의 접한 부분에서는 총 전류I가 흐르는 것이겟죠)가 흘러서.... 말하자면 퓨즈가 끊어지듯이 말이죠... 즉, 전극 주위의 경우에는 순수한 병렬연결로 근사
할 수 있는 상황이 아닐까 싶습니다....... (이러한 근사화는 알루미늄의 비저항이 충분히 작기 때문에 가능하다고 생각되네요.. 제 추론이 맞다면 말이죠..;) (결론 : 총전류 I를 구하기 위한 합성저항R은 순수한 병렬연결과 흡사하다는 결론을 근사화에서 내릴 수 있다.)
문2. 그러나 근사화 할 수 있는 것은 전극의 끝 부분에서는 통하지 않게 됩니다. 알루미늄 극판의 끝과 끝은 전위가 같지 않습니다. (즉, 도체 내의 비저항에 의한 전압강하)끝 부분에서는 당연히 전류가 적게 흐르게 됩니다. (순수한 병렬연결처럼 알루미늄의 비저항이 0이라면 모든 판넬에 똑같은 전류가 흘러야 합니다.)
이 효과는 알루미늄 도체가 길어질수록 뚜렷하게 나타나겠죠. (즉, 길다란 알루미늄에 의한 전압강하가 꽤 많이으로 일어나게 되기 때문에 그런 현상을 근사화하기 힘들다는 것이죠..) (결론 : 도체내의 전압강하를 무시할 수 없는 끝 부분에서는 총전류 I처럼 병렬연결로 근사화 할 수 없어서 각 판넬의 전류가 조금씩 틀
리다고 생각할 수 있다.)
문3. 음..... 전극를 중앙부분에 설치하면 어떨까요... 그럼 아주 효과가 없어지지는 않아도... 한쪽으로 전선에 과하게 열을 받는 일은 없어지지 않을지.. (적어도, 전선 하나의 부담이 반분은 될 수 있을 테니....) // 문4. 솔직히 생각이 잘 안나네요... -_-;; 문2에 대한 제 추론이 맞다면... 일단 초전도체를 사용한다
(퍽퍽!!!! <- 맞아서 끌려가고 있다.).....;; 이건 빵점짜리 답일듯...;; 짧게 만드는 것도.. 비효율적일 것 같고...... -_-;; 음.... 이정도... 밖엔 생각이 안나네요...;; 역시 내공을 쌓는 게 중요한 일.. (<- 다시 헛소리가 발동하기 시작했다..)
(음..... 근데 그 부분만 이상하게 100도 정도로 치솟고, 그 바로 옆 지점 부터는 19도 정도를 유지하는 건가요...? 그럼... 약간 잘못되거나 부족한 설명인지도....;;)
jys님 설명이 대체적으로 맞아요....^^;; 알루미늄 단자의 저항에 의한 전압강하가 문제였어요...ㅎㅎ