危険物取扱者 甲種 物理学及び化学 練習問題 第63問: 静電容量150 pFの金属製の容器が、静電気によって大地との間の電位差8.0 kVに帯電している。この容器が放電したときに放出されるエネルギーとして、正しいもの
物理学及び化学
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第63問
静電容量150 pFの金属製の容器が、静電気によって大地との間の電位差8.0 kVに帯電している。この容器が放電したときに放出されるエネルギーとして、正しいものはどれか。ただし、容器にたまっていた静電エネルギーがすべて放電で放出されるものとする。
解答と解説を先に見る
先に見ると、この問題は今回は育ちません。
正解: 2. 4.8 mJ
帯電した導体の放電エネルギーWは、静電容量C、電位差V、電気量Qを用いてW=1/2×CV²=1/2×QVで表されます。C=150 pF=1.5×10⁻¹⁰ F、V=8.0×10³ Vなので、W=1/2×1.5×10⁻¹⁰×(8.0×10³)²=4.8×10⁻³ J=4.8 mJです。
9.6 mJは1/2を掛け忘れた値、4,800 mJはpF(10⁻¹² F)をnF(10⁻⁹ F)と取り違えた値、9,600 mJはその両方の誤りを重ねた値です。0.0012 mJは電気量Q=CV=1.2×10⁻⁶ Cをエネルギーと取り違えた値です。
放電エネルギーが可燃性蒸気の最小着火エネルギーより大きいと、着火のおそれがあります。
関連キーワード: 静電気・放電エネルギー・静電容量・最小着火エネルギー
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