Как я могу построить свой собственный конденсатор?

14

Я хочу построить свой собственный конденсатор, прежде всего, в качестве эксперимента в различных конфигурациях и ориентациях пластин, чтобы я мог лучше понять теорию поля. (Другими словами, я играю, а не ищу готовое решение. Его построение - половина дела.) Я построил небольшие блоки печатных плат порядка нескольких нанофарад. Я хотел бы построить что-то большее, порядка 5-10 мкФ, что, по-видимому, делает печатные платы непрактичными. Я также хочу, чтобы колпачок был неполяризованным, чтобы я мог использовать AC через него.

Я думаю, что мне нужна пара рулонов фольги, рулон какого-нибудь изолятора и какой-нибудь способ прикрепить проводники к фольге. Но прежде чем я просто пойду в Wal-Mart и куплю всю их алюминиевую фольгу, я хотел спросить: чего мне не хватает? Существуют ли стандартные методы для изготовления конденсаторов вручную? Есть ли конкретные материалы, которые я должен использовать (или избегать)?

capacitor

— Стивен Коллингс
источник

15

Вы должны сделать некоторые основные вычисления в первую очередь. Формула для емкости

C = ϵ_{R} ϵ_{0} \frac{A}{d}

$C = \epsilon_R \epsilon_0 \frac{A}{d}$

Допустим, вы хотите использовать вощеную бумагу толщиной 1 мил (25,4 мкм) в качестве диэлектрика. Обратите внимание, что это определит номинальное напряжение вашего конденсатора. Диэлектрическая прочность вощеной бумаги составляет около 35-40 МВ / м, так что это даст вам конденсатор, который теоретически может выдерживать почти киловольт, но будьте осторожны в том, как вы его используете!

Относительная диэлектрическая проницаемость вощеной бумаги составляет около 3,7, диэлектрическая проницаемость свободного пространства составляет 8,854e-12 Ф / м. Решите для области требуется:

A = \frac{C \cdot d}{ϵ_{R} ϵ_{0}}

$A = \frac{C \cdot d}{\epsilon_R \epsilon_0}$

A знак равно \frac{5 μ F \cdot +25,4 \cdot μ м}{3,7 \cdot 8,854 \cdot 10^{- 12} F / м} знак равно 3,8767 м^{2}

$A = \frac{5 \mu F \cdot 25.4 \cdot \mu m}{3.7 \cdot 8.854 \cdot 10^{-12} F/m} = 3.8767 m^2$

Если вы получаете алюминиевую фольгу и вощеную бумагу шириной около 12 дюймов (30 см), возможно, вы получите перекрытие, скажем, 25 см, а это значит, что вам потребуется длина около 15,5 м, чтобы получить нужную площадь ,

Если затем свернуть конденсатор (используя второй слой вощеной бумаги), емкость удвоится или составит около 10 мкФ. Очевидно, это будет физически довольно большой, длиной более фута и диаметром в несколько дюймов.

— Дэйв Твид
источник

3

Вы можете получить лучшие результаты, используя пластиковую пленку в качестве диэлектрика вместо вощеной бумаги. 1 мил довольно тонкий для вощеной бумаги, но не для полиэтиленовой пленки. Я не знаю, что такое диэлектрическая проницаемость, но, вероятно, больше, чем вощеная бумага.

— Олин Латроп

1

Пленка для домашнего обихода (например, «Saran wrap» или «Glad wrap») обычно имеет толщину 0,5 мил (12,5 мкм) и изготавливается из ПВХ. ПВХ имеет диэлектрическую прочность около 40 МВ / м и диэлектрическую проницаемость около 4,5. Это даст вам конденсатор, который нуждается примерно в половине площади, но у него будет половина номинального напряжения.

— Дэйв Твид

2

ϵ_{R}

$\epsilon_R$

5

В зависимости от марки и линейки продуктов, полиэтиленовая пленка часто бывает ПЭВД.

— Фил

3

@Phil +1 подтвердил, что рад, что полиэтилен. thecloroxcompany.com/downloads/msds/glad/gladwrap.pdf

— Спехро Пефхани

14

Добро пожаловать в мир конденсаторного строительства. Я построил довольно много конденсаторов от сложенного до свернутого типа. Единственное, что я строю их для высокого напряжения переменного тока (от 4 кВА до 15 кВА). Я не буду вдаваться в детали физики или СОЭ и т.д ....

Лучшим ударом по баксу из всех проверенных и испытанных материалов является полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), который звучит очень технически, пока вы не поймете, что в основном это те же материалы, которые используются в повторно запечатываемых морозильных сумках. Если вы все еще не уверены, просто отправляйтесь в любое кухонное отделение и найдите пластиковый пакет, который можно запечатать, полиэтилен очень эластичный. в тех, которые используются для мусора и мусорных баков, есть много загрязнений из переработанных материалов, поэтому старайтесь избегать их. Обычно ковровые (да, ковровые) рулоны поставляются в длинных пластиковых упаковках / тюбиках. Они тоже ПВД. Старайтесь избегать полиэтилена высокой плотности (HDPE), так как он легче рвется. HDPE - это то же самое, что обычно используется в пластиковых пакетах для супермаркетов.

Если вы хотите потратить немного денег, вы можете попробовать купить рулоны Poplypropylene (PP) у флориста, но они довольно дорогие. У меня нет никакого опыта в этом, поскольку я строю гигантский конденсатор высокого напряжения с крошечными микрофарадами (от 0,01 до 0,2 мкФ), а ПП будет неэкономичным.

Чем толще диэлектрик, тем выше напряжение, на которое он будет сопротивляться, и тем меньше он будет uF, но для 240 В переменного тока, я думаю, что вы можете обойтись без тонких вещей, у меня сейчас нет списка напряжений пробоя диэлектрика, попробуйте погуглил за это.

Некоторая информация: http://www.richieburnett.co.uk/parts.html http://deepfriedneon.com/tesla_cap1.html

Катушки Тесла опасны, но в то же время смешны.

— Тесла человек
источник

1

Если весь смысл упражнения состоит в том, чтобы поэкспериментировать с конфигурациями, которые математически поддаются вам , вероятно, простейшим будет иметь две большие и очень плоские круглые металлические пластины в воздухе, надежно закрепленные на фиксированном расстоянии (используйте опоры по периметру) это регулируется и не закорачивает. Диски, покрытые фольгой, также могут работать (вам может понадобиться приклеить фольгу). Вы можете определить, какую емкость следует ожидать от устройства разумного размера, и отрегулировать свою схему в соответствии с этим. Планируете ли вы вставить пробники между пластинами для измерения полей, напряжений или чего-то еще?

Оттуда вы можете попробовать различные разделения, различные формы (квадратные, прямоугольные и т. Д.), Боковые смещения, размещение различных диэлектриков между пластинами и еще много чего. Я бы предложил придерживаться разумно низких напряжений. Тогда вы можете попробовать свернутые конструкции. Я не уверен, как получающиеся чередующиеся пластины будут вести себя иначе, чем одна большая пара пластин. Помните старые переменные конденсаторы от радиотюнеров? Веселитесь (и будьте в безопасности)!

— Фил Перри
источник

4

Попробуйте пропитанную пчелиным воском бумагу - позже вы сможете продать ее за большие деньги аудиофурам.

— Шимон Бенчковски

0

Для заказа 5-10 мкФ вам понадобятся конденсаторы электролитического типа. Проверьте, например, http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g

— Воутер ван Оойен
источник

Я не указал, я хочу неполяризованный колпачок. Виноват.

— Стивен Коллингс,

0

Вы можете пойти в старую школу с простой лейденской банкой

— странствующий незнакомец
источник

Вы заметили роль в ОП, где он указал от 5 до 10 мкФ?

— WhatRoughBeast

1

@WhatRoughBeast Нет, думаю, ему придется найти БОЛЬШУЮ банку, чтобы сделать это таким образом.

— странствующий незнакомец

1

Согласно википедии, лейденская банка объемом около 0,5 литра будет иметь 1 нФ. Таким образом, вам нужно только подключить 5000 из них, чтобы получить 5 мкФ.

— SpiderPig