정전기를 통한 전기 생성
정전기는 다양한 물체와 객체의 표면에 전기 충전이 쌓이고 서로 접촉할 때 교환되는 현상을 비공식적으로 지칭하는 용어입니다. 이러한 전기적 잠재적 차이(즉, 전압)는 전기기전력 유도 또는 마찰 전기 효과의 두 가지 메커니즘을 사용하여 생성될 수 있습니다. 이러한 발전기는 매우 높은 전압과 낮은 전류를 생성했습니다. 매우 높은 전압을 생산하는 기계를 절연하는 것이 어렵고 효율성이 낮기 때문에, 정전기 발전기는 상업적으로 중요한 양의 전기를 생성하는 데 사용되지 않았습니다. 그들의 유일한 실질적인 응용은 초기 X-레이 튜브를 작동시키고 나중에 일부 원자 입자 가속기에서 사용되는 것이었습니다.
정전기의 원인과 영향
매일 접하는 대부분의 정전기는 마찰 전기 효과에 의해 발생합니다. 마찰 전기 효과는 특정 재료가 서로 접촉한 후 분리될 때 전기적으로 충전되는 접촉 전기화의 한 유형입니다. 두 재료의 마찰은 이러한 재료의 빈번한 접촉과 분리로 인해 효과가 크게 증가합니다. 건조한 날에는 공기 중에 물 분자가 적어 정전기가 더욱 눈에 띕니다. 전기 아크 1mm를 생성하기 위해서는 매우 높은 전압이 필요합니다. 공기는 전기의 매우 나쁜 도체이며 높은 유전 강도를 가집니다. 공기의 유전 강도는 거의 3000V/mm입니다. 심각한 조건에서는 최대 15,000볼트가 기록되었습니다.
정전기 발전기의 유형과 작동 원리
정전기 발전기는 높은 전압과 낮은 지속 전류를 생성하는 전기 발전기입니다. 이러한 발전기는 매우 높은 전압과 낮은 전류를 생성했습니다. 윔허스트 기계, 반 더 그라프 발전기, 회전식 디스크 고전압 발전기 등 다양한 유형의 정전기 발전기(ESG)가 있습니다.
윔허스트 기계
윔허스트 기계는 전기기전력 유도 효과를 사용하여 전기 에너지를 생성하는 기계입니다. 이 기계는 영향 기계라고 불리는 정전기 발전기의 한 클래스에 속하며, 마찰에 의존하지 않고 전기기전력 유도를 통해 전기 충전을 분리합니다. 이 기계는 여러 개의 금속 블레이드가 있는 두 개의 유전체 판을 가지고 있습니다. 각 판에는 두 끝이 있는 브러시가 연결되어 있으며, 두 판은 각각 자체 도체에 연결됩니다. 판이 반대 방향으로 회전할 때, 윔허스트 기계는 도체의 한쪽에 양전하를, 다른 쪽에 음전하를 수집하기 시작합니다.
반 더 그라프 발전기
반 더 그라프 발전기(VDG)는 매우 높은 전압을 생성할 수 있는 정전기 장치입니다. 이 발전기는 절연된 기둥 위에 있는 빈 금속 구체에 전기 충전을 축적하는 이동 벨트를 사용합니다. 현대 반 더 그라프 발전기는 최대 5메가볼트의 전위 차이를 달성할 수 있습니다. 반 더 그라프 발전기는 원래 물리학 연구를 위한 입자 가속기로 개발되었으며, 그 높은 전위는 진공관 내에서 아원자 입자를 높은 속도로 가속하는 데 사용될 수 있습니다.
회전식 디스크 고전압 발전기
회전식 디스크 고전압 발전기는 마찰 방식이 아닌 유도를 사용합니다. 전기 충전은 절연 디스크에서 회전하는 전하 운반체에 의해 지상 전위에서 HV 단자로 운반됩니다. 전하 운반체는 인덕터의 전극을 통해 전기적 접촉을 만듭니다. 인덕터는 움직이지 않으며 외부 링에 위치합니다.
