コンデンサを使ってエネルギーを増幅できないか考えてみました。
1C(クーロン)の電荷をコンデンサにチャージした時のエネルギー量をみると、 以下の式から電圧が高いほうが総エネルギーも高くなるので、 小さいコンデンサに電荷を貯めた方が指数関数的にエネルギーが増えることがわかります。 U=0.5 × Q × V = 0.5 × C × (V^2) [J]
チャージポンプでは並列になっているコンデンサを直列に切り替えるだけなので、 電圧が2倍になる反面、静電容量が1/4(2つに分割して半分、さらに直列にして半分)になるので総エネルギーは変りません。
でも、可変容量コンデンサなら、容量値を絞って小さくすることでコンデンサにチャージされているエネルギーを増大させることができます。 電子制御でコンデンサの容量を可変できれば、錬金術のごとくエネルギーを生み出せそうですね。
kijo さん
さびしいこと言わないで、あなたを生かすためにどれほど多くの生き物があなたを応援しているのですから、命は大切にしてください、生きていればきっといいことありますよ、なにか色々作って楽しんでみては、もし介護などで悩んでいるなら、だれでもいいから、相談してみては
kijoさん
あまり、さみし事言わないでください。
小職は、間もなく60歳になりますが、「生涯現役」を心して、やれることは何でも挑戦しています。
周りに、ご迷惑をおかけしているかも(たぶん、邪魔！)とは、思っておりますが、「邪魔なら邪魔にしてくれ！」精神で
死ぬまで、やれなくなるまで、この仕事は続けるつもりです。
kijoさん、こんな輩が言うのもなんですが、お悩みがあれば、この場でも発散されてはいかがでしょうか？
マルツで売っている圧電モジュール「振力電池」で実験すると、
1.3Kgの押力×ストローク1mm(13mJ)で公称200uJのエネルギーが取りだせます。 (ボタンを押す仕事量の65分の1が電気エネルギーに変換)圧電素子は80Vppくらい振幅があるので、なるべく小さなコンデンサで受けた方がコンデンサにチャージできる電圧が高くなるので、エネルギー量も増えます。
ちなみに、一回ボタンを押すと30uCくらい電荷が出てきますけれども、 コンデンサが小さすぎると、電圧が高くなりますけれども、コンデンサが80Vまで達してしまうと、それ以上チャージできませんし、 逆にコンデンサが大きすぎると電圧がほとんど上がず、結果的にエネルギー量が少なくなります。
こーゆー実務的な話をしている方がKijoさん生き生きとしますよねー♡
たぶん、感覚的に仕事量の計算式に違和感があるのは、DCDCコンバータとかだと、変換効率100%なら入力側の電力(入力電圧×入力電流)＝出力側の電力(出力電圧×出力電流)なので、電圧の違いは関係ないからなんですかね。
電力の式 P=VxI[W] では、電圧は一乗できいてくるのに対して、仕事量の式 U=0.5xCxVxV[J] では電圧が二乗できいてきます。でも、 P= VxI = VxV÷Rって書き換えると、電力も電圧の2乗になるので指数関数的になるんですよね。
スペアナとか50Ω系の測定器を使う時は、絶対定格を超えないように信号の振幅電圧に注意が必要ですし、、、なんか物理量の説明ってむずかしいですねー。
この場合電圧の高い方がエネルギー量があるという意見ですよね
変化を及ぼすのは確かに電圧の高い方、ただ総量は変化はないです
低い電圧でも何か仕事をさせた場合長く動作できるので、同じこと？
ですから1000KVの雷を1.5Vに100%で変換できるとしたら、
その電池は10年ぐらいつかえるかも？
可変バリアブルコンデンサ、バリコンですが500pぐらいならありますよ、
そこに静電気をため込んで実験できると思いますよ、
どうやってエネルギーを測定するのかですが
そうそう、回路シミュレータという方法が
チョコです。
バリコンの耐圧は大丈夫ですかね。
Kijoさん Kirinさん
本の件、こちらで何とかします。
IKUZOさんたぶん、DCDCコンバータを使って、雷を直接1.5Vに変換すれば一生分のエネルギーが取り出せます。でも、バリコンを使って電圧を下げたらダメです。バリコンの容量を増やすと電圧が下がるので、エネルギー量も下がります(計算式上)どちらかというと、バリコンの容量を絞って1,000KVを10,000KVに昇圧してエネルギーを増やすイメージです。
私もこう書いていて、なんとも不思議な感覚です^^;DCDCコンバーターは外部のACアダプターなどから無限に電流(電荷)を供給されるのに対して、コンデンサの容量を変化させる方法は、電荷の総量は変らないので、いまいちエネルギー(仕事量)を想像しずらいですね。
でもDCDCコンバーターなら10V 1A(10W)から1V 10A(10W)を作れるので、 電圧を1/10に下げることで電流が10倍になる、すなわち電流が10倍になれば電荷も10倍になりますから、ある意味錬金術です。
PS チョコさん
10,000KVをバリコンにかけたら。バリコンは蒸発しそうですね^^;
Ayrさん
ありがとうございます。
IKUZOさん
念のため計算してみます。雷エネルギーQ=10uF*1000KVとして、これをバリコンで1.5Vに変換すると、 Q=10uF*1000KV=C*1.5V C=6.66[F]ということで、6.66Fのコンデンサに1.5Vをチャージすることができます。(=7.5Jなので、ボタン電池以下、装置1日分程度の電力量でしょうか?)
通信ラインなど低電圧回路の雷サージ対策で電源に大き目(数千uF)のコンデンサを入れて通信ラインからダイオードで電源に逃がす回路とかやっていると思いますけれども、理屈は同じなのかなと思います。