電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加する方法

電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加する方法


こんにちは、
下記を教えてください。
電気抵抗が小さい金属に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加する方法


こんにちは、
下記を教えてください。
１．銅線等の電気抵抗が小さい金属に、図のように変圧器を通して、数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加することは可能でしょうか？
２．この図のR2には、実際に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流が印加されているのでしょうか？この図のL3を削除したら、急に電圧が下がります。やはりR2には高電圧は印加されていないのでしょうね？
３．この図のL3には、実際に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流が印加されていると思います。銅線をコイル状にすれば、数十GVの高電圧が印加されるのでしょうか？
４．この方法以外に、銅線等の電気抵抗が小さい金属に、この図のように変圧器を通して、数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加することは可能でしょうか？
５．銅線等の電気抵抗が小さい金属に、変圧器を通さないで、数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加することは可能でしょうか？直接、印加すれば可能でしょうね？

コイルL1,L2，L3の抵抗は0.1オームです。

No.7 ベストアンサー 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/03 11:44

直流電圧に対して低抵抗

交流、インパルスに対して高インピーダンス
を実現するだけならリアクトルでいい。

ただし、
大電圧に対して高抵抗、高インピーダンス
って条件が厳しい。
これは電流路を物理的に遮断することと一緒。
回路保護が目的なら、逆に大電圧で低インピーダンスになるバリスタとかを並列に挿入する。

この回答へのお礼

お返事有難う御座います。

電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を印加する方法の結論は、下記の通り、繰り返されておりますが、１つであり「インパルス的な高電圧を使用し、銅線をコイル状等に加工して生じた誘導電圧成分を利用して、数十GVの高電圧、数ｍAの微小電流を銅線に印加する。」「それ以外方法はない。」ですね。

低抵抗に大電流を流したくないなら, インダクタンスかせげば高周波に対してインピーダンスが大きくなるから, インパルス電圧加えると低電流になる。

インダクタンスが非常に高いコイルにすれば、高い周波数で高電圧をかけても電流は少ないでしょうね。

直流電圧に対して低抵抗交流、インパルスに対して高インピーダンスを実現するだけならリアクトルでいい。

＞回路保護が目的なら、逆に大電圧で低インピーダンスになるバリスタとかを並列に挿入する。
回路保護が目的ではありません。

お礼日時：2010/08/04 21:33

No.6 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/02 10:30

> 他に方法はないでしょうか？考えればあるはずです。

例えば、放電ギャップを利用できないでしょうか？銅と銅の間に隙間（または絶縁体を挿入）を作って、１ＧＶにならないと放電（導通）しないような仕掛けは出来ないでしょうか？（ダイオードの使い方と似てます。）

いやそんな装置は作れるが, 低抵抗とは言わないんだ。
勘違いしてるようだけど, 電源が大電力を供給できるならば, 高電圧を低抵抗負荷に印加すること自体は出来る。問題となるのは, 負荷に大電流が流れるというだけで。
高電圧・微少電流となる負荷は高インピーダンス。

高電圧・微少電流・低抵抗っていう三条件は同時に成立しない。
どれか一つの条件を除くと出来る。

この回答への補足

お返事有難う御座います。
＞いやそんな装置は作れるが, 低抵抗とは言わないんだ。
了解しました。この場合の抵抗とは直流印加の場合の抵抗成分と致します。
従いまして、交流、インパルス的な高電圧、急峻な立ち上がりのパルス電源等
を使用して、発生した抵抗値は大きくても、OKとします。
この抵抗条件と、高電圧、小電流を満たす装置は具体的にどのようなものがあるでしょうか？ご教示よろしくお願い致します。

補足日時：2010/08/03 06:15

No.5 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/02 00:05

>銅線等の電気抵抗が小さい金属（例えば長さ1cm、0.1オーム）に、数十GVの

>高電圧、数ｍAの微小電流を印加することは不可能なのでしょうか？
>変圧器、共振回路、インパルス発生装置、その他を使用しても無理でしょうか？

だから問題なのは低抵抗に「高電圧を印加して微少電流を流す」ということであって, これは「低抵抗」ってのと矛盾してる。こういう挙動を示す抵抗は「高抵抗」だよ。
高電圧・微少電流を必要とする機器は高インピーダンスなんだよ。

低抵抗に大電流を流したくないなら, インダクタンスかせげば高周波に対してインピーダンスが大きくなるから, インパルス電圧加えると低電流になる。

この回答への補足

お返事有難う御座います。
＞こういう挙動を示す抵抗は「高抵抗」だよ。高電圧・微少電流を必要とする機器は高インピーダンスなんだよ。
他に方法はないでしょうか？考えればあるはずです。例えば、放電ギャップを利用できないでしょうか？銅と銅の間に隙間（または絶縁体を挿入）を作って、１ＧＶにならないと放電（導通）しないような仕掛けは出来ないでしょうか？（ダイオードの使い方と似てます。）

補足日時：2010/08/02 00:43

この回答へのお礼

参考
17ボルトの降伏電圧特性をもつツェナーダイオードは、17ボルトまでは微小電流ですね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%84%E3%82%A7% …

お礼日時：2010/08/02 01:16

No.4 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/01 22:24

0.1ohms × 1mA = 0.1mV

この回答への補足

お返事有難う御座います。
＞0.1ohms × 1mA = 0.1mV
了解しました。内部抵抗を計算して求めた結果と一致しましたので、
正しいのですね。
銅線等の電気抵抗が小さい金属（例えば長さ1cm、0.1オーム）に、数十GVの
高電圧、数ｍAの微小電流を印加することは不可能なのでしょうか？
変圧器、共振回路、インパルス発生装置、その他を使用しても無理でしょうか？

補足日時：2010/08/01 23:06

この回答へのお礼

高電圧のことばかりに拘っていましたが、ELディスプレイとか電圧が必要なデバイスには、
高電圧・微小電流等が必要なものもあるような気もします。本当に不可能なのでしょうか？

お礼日時：2010/08/01 23:14

No.3 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/01 21:24

補足への回答

1.
電圧は印加できるが大電流になる。
よって微小電流を流すという目的を達成できない。

2.
出来ない。
10MV, 1mAの電源が供給できる電力は10kWまで。
0.1ohmsの抵抗に10kW供給すれば, 316A流すことになる。
1mAしか出力出来ないので印加電圧は,0.1mV程度。
もっと大きい電源を持ってくると1と同様。

3.
1と同様。

この回答への補足

お返事有難う御座います。
＞10MV, 1mAの電源が供給できる電力は10kWまで。
＞0.1ohmsの抵抗に10kW供給すれば, 316A流すことになる。
了解しました。
＞1mAしか出力出来ないので印加電圧は,0.1mV程度。
この導出方法を教えてください。

補足日時：2010/08/01 22:17

この回答へのお礼

内部抵抗から求めた電圧計算は以下なので、正しいかもしれません。
P = 10*10^6*i1;
i1 = 1/10^3;
R = P/i1;
V = (P*0.1)/(R + 0.1)
0.0001

お礼日時：2010/08/01 22:26

No.2 回答者： mazimekko3 回答日時： 2010/08/01 19:34

1.

電圧と電流が、抵抗を比例係数として比例するので無理です。

2.
パルス電圧なのでほとんどがL3にかかってる。
L3をはずすと変圧器の二次側インピーダンスが下がるから電圧は落ちる。

3.
リアクタンス増やせば抵抗小さくてもインピーダンスが稼げるから大電圧は印加できる。
インピーダンスがでかいので電流は小さい。

4,5.
1と同様。

この回答への補足

お返事有難う御座います。
１．回路シミュレータで、パルス電源（10Meg V）に、0.1オームの抵抗を接続すると、抵抗の電圧は10Meg Vになります。これは、間違いなのでしょうか？
２．ある電源（10Meg V、1mA）を持ってきて、その電極を0.1オームの抵抗の両端に接続させて、抵抗に10Meg Vを印加させることはできないのでしょうか？
３．インパルス電圧って、津波のように、0.1オームの抵抗の両端に、高電圧が印加するイメージがあるのですが、電圧値はそんなに高くならないのでしょうか？

補足日時：2010/08/01 20:54

No.1 回答者： k_kota 回答日時： 2010/08/01 17:55

いまいち目的が見えないですね。

抵抗として見る場合には不可能です、オームの法則より明らかです。
恐ろしく細いて長い銅線であれば可能かもしれません。

インダクタンスが非常に高いコイルにすれば、
高い周波数で高電圧をかけても電流は少ないでしょうね。

以上の条件さえあれば直接であろうと間接であろうと理論上は可能です。

要するにインピーダンスを高くすればいいのです。

まあ、実際やるとうまく行かない気がします。

この回答への補足

お返事有難う御座います。
＞抵抗として見る場合には不可能です、オームの法則より明らかです。
＞恐ろしく細いて長い銅線であれば可能かもしれません。
仮に電源が１MegVでその内部抵抗が1ｍΩの場合、そこに1Ωの抵抗を繋いだら、1Ωの抵抗の両端にはほぼ１MegVがかかるので、可能ではないでしょうか？ショートしないように微小電流の電源を使うものとします。

補足日時：2010/08/01 18:17

この回答へのお礼

＞仮に電源が１MegVでその内部抵抗が1ｍΩの場合、そこに1Ωの抵抗を繋いだら、1Ωの抵抗の両端にはほぼ１MegVがかかるので、可能ではないでしょうか？ショートしないように微小電流の電源を使うものとします。
この条件では、大電流が流れて、ショートするかも？

お礼日時：2010/08/01 18:24