除細動器は、患者の心臓にショックを与えて正常なリズムに戻します。私たちは皆、大衆文化でこの手順を目撃しています。死にかけている人を蘇生させるために、400ジュールを与えるように指示されています。コンデンサーは、除細動器が死にゆく人に届けるエネルギーを実際に蓄えます。 SI エネルギーは一般的にジュールで測定されます。
電卓などのデバイスは、コンデンサを使用してエネルギーを蓄えます。これらのコンデンサは、必要に応じてデバイスにエネルギーを供給するために使用されます。カメラのフラッシュバルブもコンデンサを電源として採用しています。この記事では、コンデンサの意味、その用途、例、およびコンデンサに蓄えられるエネルギーを計算する手順について説明します。
コンデンサに蓄えられるエネルギーの計算方法
コンデンサでは、Q は電荷、V は電圧です。それらは、それが収容するエネルギーと密接に関係しています。式⃤ PE =, ⃤ qV を使用してポテンシャル エネルギーを表す場合は注意が必要です。 PE は、V を通過する Q のエネルギーを象徴するために使用されます。
コンデンサは通常、電圧がない状態から始まり、最大電位に達するまで時間の経過とともに電圧を上げます。充電されていないときはコンデンサにエネルギーがないため、電圧は初めて ⃤ V =0 に変化します。最大電圧まで充電された後、 ⃤ V=V.
完全な充電 q は、V/2 の電圧と同じ V/2 の平均電圧を経験します。コンデンサに蓄積されたエネルギー Ecap =QV/2 の結果として、印加電圧 V を持つコンデンサに印加される電荷は Q として知られています。エネルギーは実際には QV ではなく、代わりに QV/2 になります。
電荷と電圧が次の式によってキャパシタンス C に接続されるため、Ecap には 3 つの同等の定式化があります。
Ecap =QV/2 =CV2/2 =Q2/2C
式中、Q は電荷を、V はコンデンサ C の両端の電圧をそれぞれ示します。ジュール、クーロン、電圧、静電容量は、ボルトとファラッドで測定されます。
人の胸のパドル セットに大量の電荷を急速に供給する除細動器の能力は、命を救うことができます。心房細動または心室細動が心臓発作の原因である可能性があります。不整脈を止め、身体のペースメーカーを回復させるために、重度の電気ショックを使用することができます。
救急車には現在、心電図を使用して患者の心拍数を監視する除細動器が装備されています。
AED (自動体外式除細動器) は、ほとんどすべての公共の場所にあります。患者の心臓の状態を判断した後、適切な量のエネルギーと波形を使用してショックを与えます。ほとんどの場合、AED の使用に先立って CPR を行う必要があります。
例
心臓除細動器は 1.00 x 104 V でコンデンサを放電し、4.00 x 102 J のエネルギーを供給します。その容量は?
静電容量 C は、Ecap と V の値から決定されます。 Ecap の問題は Ecap =CV2/2. です。
数式で問題の数値を使用して、答えを見つけてみましょう:
C =2Ecap/V2 =2(4.00×102 J)/(1.00×104 V)2 =8.00 x 10-6 F
=8.00μF
コンデンサの用途
バッテリー電源:回路に接続すると、コンデンサーは電気エネルギーを蓄えることができます。電源からプラグを抜いても、一時的なバッテリーはまだ使用されている可能性があります。バッテリを交換する必要がある場合、コンデンサは安定した電力供給を維持するのに役立ちます。これにより、揮発性メモリのデータ損失が最小限に抑えられます。
電力と兵器の連続:低インダクタンスと高電圧能力により、コンデンサは高電流レベルを必要とする幅広いパルス電力デバイスに最適です。パルスレーザー、粒子加速器、電磁装置はすべてこれらのガジェットに収納できます。
筋力トレーニング:コンデンサは電力調整に使用できます。全波整流器または半波整流器は、電源に組み込むことでメリットが得られます。コンデンサによって生成されるより高い電圧は、エネルギーを蓄えるのに役立ち、ポンプ回路の充電に役立ちます。
コンデンサの安全性
コンデンサの場合、適切に制御または注意して取り扱わないと、大量のエネルギーが危険になる可能性があります。コンデンサが長期間電源から切り離されていると、膨大な量のエネルギーが壊滅的な感電を引き起こし、機器が死亡する可能性があります。これを避けるために、電気機器を使用する前に常にコンデンサを放電する必要があります。
結論
電卓、除細動器、フラッシュバルブはすべて、エネルギーを蓄えるためにコンデンサーを使用しています。蓄えられたエネルギー量を表す方法は 3 つあります:
Ecap =QV/2 =CV2/2 =Q2/2C
静電容量は C、電荷は Q、電圧は V で表されます。電荷の単位はクーロン、静電容量はファラッド、電圧の単位はボルトです。コンデンサに蓄えられたエネルギーを計算する方法のトピックが終わったので、「コンデンサに蓄えられたエネルギーを計算する方法は?」という質問とその答えを見てみましょう。
