Science Experiments
슈퍼 커패시터를 활용한 고전류 실험과 감전 여부 테스트
Electronics & Electricity
https://www.youtube.com/watch?v=gBcEVBwuXk4
철도 녹이는 전기에 감전되면 어떤 느낌일까?
Summary
낮은 전압에서 매우 큰 전류를 방출할 수 있는 슈퍼 커패시터를 이용해 금속의 용접 현상과 다양한 물질에서의 전류 흐름을 관찰했습니다. 전압, 전류, 저항의 관계가 감전 여부에 어떤 영향을 주는지 실험으로 확인했습니다.
Question
전압은 낮지만 매우 큰 전류를 공급할 수 있는 슈퍼 커패시터에 인체가 접촉하면 감전될까?
Principle
슈퍼 커패시터는 짧은 시간에 매우 큰 전류를 방출할 수 있지만, 실제로 흐르는 전류는 전압과 대상의 저항에 의해 결정됩니다. 인체의 피부처럼 저항이 큰 대상에서는 낮은 전압으로 충분한 전류가 흐르기 어렵습니다.
반면 저항이 매우 낮은 금속 사이에서는 큰 전류가 흐르면서 강한 열이 발생해 금속이 녹거나 서로 붙는 용접 현상이 나타날 수 있습니다.
핵심 원리: 옴의 법칙 · 전기저항 · 줄열 · 고전류 방전
Method
16V 슈퍼 커패시터를 충전한 뒤 두 전극을 접촉시켜 고전류 방전 현상을 관찰했습니다.
3D 프린터 레일과 금속 발사체를 이용해 레일건 형태의 구동 실험을 시도했습니다.
귤과 돼지고기에 전극을 연결해 낮은 전압에서 전류가 흐르는지 확인했습니다.
돼지고기에 소금물을 적용해 저항 조건을 변화시킨 뒤 반응을 비교했습니다.
마지막으로 슈퍼 커패시터 단자 접촉 시 인체에서 감전 현상이 발생하는지 확인했습니다.
Equipment
16V 슈퍼 커패시터 · 100A 퓨즈 · 전선 및 전극 · 3D 프린터 레일 · 금속 발사체 · 귤 · 돼지고기 · 소금물 · 보안경
Result
전극을 직접 접촉시키자 100A 퓨즈가 끊어지거나 금속이 녹아 서로 붙는 현상이 발생했습니다.
일반 상태의 귤과 돼지고기에서는 낮은 전압 때문에 눈에 띄는 전류 반응이 거의 나타나지 않았습니다.
소금물을 적용한 돼지고기에서는 거품과 조직이 부풀어 오르는 반응이 관찰되었습니다.
피부가 건조한 상태에서 단자에 접촉했을 때는 뚜렷한 감전 현상이 나타나지 않았습니다.
이를 통해 공급 가능한 최대 전류가 크더라도 실제 전류의 흐름은 전압과 대상의 저항 조건에 크게 좌우된다는 점을 관찰했습니다.
Topics
슈퍼 커패시터(Supercapacitor) · 전압(Voltage) · 전류(Current) · 저항(Resistance) · 옴의 법칙(Ohm's Law) · 고전류(High Current) · 줄열(Joule Heating) · 전기분해(Electrolysis)