Come posso costruire il mio condensatore?

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Voglio costruire il mio condensatore, principalmente come esperimento in diverse configurazioni e orientamenti di piastre, in modo da poter comprendere meglio la teoria dei campi. (In altre parole, sto giocando e non cerco una soluzione standard. La sua costruzione è la metà del punto.) Ho costruito piccole unità PCB nell'ordine di alcune nanofarad. Vorrei costruire qualcosa di più grande, nell'ordine di 5-10 uF, che sembra rendere poco pratico il PCB. Voglio anche che il cappuccio non sia polarizzato, quindi posso far passare AC attraverso di esso.

Sto pensando di aver bisogno di un paio di rotoli di pellicola, un rotolo di un isolante e un modo per collegare i conduttori alla pellicola. Ma prima di andare a Wal-Mart e comprare tutto il loro foglio di alluminio, volevo chiedere: cosa potrei perdere? Esistono tecniche standard per i condensatori per la costruzione manuale? Ci sono materiali particolari che dovrei usare (o evitare)?

capacitor

— Stephen Collings
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Prima devi fare alcuni calcoli di base. La formula per la capacità è

C = ϵ_{R} ϵ_{0} \frac{A}{d}

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

Supponiamo che tu voglia utilizzare carta cerata da 1 mil (25,4 µm) come dielettrico. Nota che questo determinerà la tensione nominale del tuo condensatore. La rigidità dielettrica della carta cerata è di circa 35-40 MV / m, quindi questo ti darà un condensatore che può teoricamente gestire quasi un kilovolt, ma sii prudente nel modo in cui lo usi!

La permittività relativa della carta cerata è di circa 3,7, la permittività dello spazio libero è di 8,854e-12 F / m. Risolvi per l'area richiesta:

A = \frac{C \cdot d}{ϵ_{R} ϵ_{0}}

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

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

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

Se ottieni un foglio di alluminio e carta cerata larga circa 30 cm, puoi probabilmente ottenere una sovrapposizione, diciamo, di 25 cm, il che significa che avrai bisogno di una lunghezza di circa 15,5 m per ottenere l'area di cui hai bisogno .

Se poi arrotoli il condensatore (usando un secondo strato di carta cerata), la capacità verrà raddoppiata, o circa 10 µF. Ovviamente, questo sarà fisicamente piuttosto grande, lungo oltre un piede e di diversi pollici di diametro.

— Dave Tweed
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Potresti ottenere risultati migliori usando l'involucro di plastica come carta dielettrica anziché carta cerata. 1 mil è abbastanza sottile per carta cerata, ma non per involucro di plastica. Non so quale sia la permittività, ma probabilmente più della carta cerata.

— Olin Lathrop,

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Il film per uso domestico (ad es. "Saran wrap" o "Glad wrap") ha uno spessore di 0,5 mil (12,5 um) ed è realizzato in PVC. Il PVC ha una rigidità dielettrica di circa 40 MV / me una costante dielettrica di circa 4,5. Questo ti darebbe un condensatore che ha bisogno di circa metà dell'area, ma avrebbe la metà della tensione nominale.

— Dave Tweed

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L'involucro di Saran @DaveTweed è PVDC, non PVC.

è circa 4, e rigidità dielettrica di circa 20MV / m.

ϵ_{R}

$\epsilon_R$

— Spehro Pefhany,

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A seconda del marchio e della linea di prodotti, spesso l'involucro di plastica è LDPE.

— Phil

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@Phil +1 ha confermato che Glad Wrap è in polietilene. thecloroxcompany.com/downloads/msds/glad/gladwrap.pdf

— Spehro Pefhany

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Benvenuti nel mondo della costruzione di condensatori. Ho costruito parecchi condensatori dal tipo impilato a quello laminato. L'unica cosa è che li costruisco per AC ad alta tensione (da 4kVAC a 15kVAC). Non entrerò nei dettagli della fisica, dell'ESR, ecc ...

Il miglior rapporto qualità-prezzo per tutto il materiale provato e testato è il polietilene a bassa densità (LDPE), che suona molto tecnico fino a quando non ti rendi conto che è fondamentalmente la stessa roba utilizzata nelle buste richiudibili per congelatore. Se non sei ancora sicuro, vai in qualsiasi reparto cucina e cerca il sacchetto di plastica richiudibile, i LDPE sono piuttosto elastici. quelli usati per la spazzatura e la pattumiera hanno un sacco di contaminanti da materiali riciclati, quindi cerca di evitarli. Di solito i rotoli di moquette (sì, moquette) vengono confezionati in un lungo involucro / tubo di plastica. Sono anche LDPE. Cerca di evitare il polietilene ad alta densità (HDPE) in quanto tendono a strappare più facilmente. L'HDPE è anche la stessa roba normalmente usata nella borsa di plastica del supermercato.

Se vuoi versare un po 'di soldi, puoi provare ad acquistare rotoli di poplypropilene (PP) dal fiorista, ma sono piuttosto costosi. Non ho esperienza in merito poiché costruisco un condensatore ad alta tensione gigante su microscopiche microfarad (da 0,01 a 0,2 uF) e la PP sarebbe antieconomica.

Più spesso il dielettrico, maggiore è la tensione che resisterà e minore sarà l'UF, ma per 240 V CA, penso che tu possa cavartela con cose sottili, non ho l'elenco della tensione di rottura dielettrica a portata di mano in questo momento, prova googling per questo.

Alcune informazioni: http://www.richieburnett.co.uk/parts.html http://deepfriedneon.com/tesla_cap1.html

Le bobine di Tesla sono pericolose ma divertenti allo stesso tempo.

— Tesla uomo
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Se il punto centrale dell'esercizio è di sperimentare configurazioni matematicamente tracciabili per te , probabilmente la più semplice è avere due piastre di metallo circolari grandi e molto piatte, in aria, ancorate saldamente a una distanza fissa (utilizzare distanziali attorno al perimetro) è regolabile e non andrà in corto. Anche i dischi con rivestimento in alluminio potrebbero funzionare (potrebbe essere necessario incollare il foglio). Puoi capire quali capacità dovresti aspettarti da un apparato di dimensioni ragionevoli e regolare il tuo circuito da quello. Stai pensando di inserire sonde tra le piastre per misurare campi, tensioni o altro?

Da lì, puoi provare varie separazioni, diverse forme (quadrate, rettangolari, ecc.), Offset laterali, mettendo diversi dielettrici tra le piastre e quant'altro. Suggerirei di attenersi a tensioni ragionevolmente basse. Quindi puoi provare i disegni arrotolati. Non sono sicuro di come le piastre interfogliate risultanti si comporteranno diversamente rispetto a una grande coppia di piastre. Ricordi i vecchi condensatori variabili dei sintonizzatori radio? Divertiti (e stai al sicuro)!

— Phil Perry
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Prova la carta impregnata con cera d'api: puoi venderli in seguito per un sacco di soldi agli audiofools.

— Szymon Bęczkowski

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Per un ordine di 5-10 uF avrai bisogno di condensatori di tipo elettrolitico. Controlla ad esempio http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g

— Wouter van Ooijen
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Non ho specificato, voglio un cappuccio non polarizzato. Colpa mia.

— Stephen Collings,

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Potresti andare alla vecchia scuola con un semplice vaso Leyden

— sconosciuto viandante
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Hai notato la parte nell'OP in cui ha specificato da 5 a 10 uF?

— WhatRoughBeast

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@WhatRoughBeast No, suppongo che dovrà trovare un GRANDE vaso per farlo in questo modo.

— Wayfaring Stranger

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Secondo Wikipedia un barattolo di leida di circa 0,5 litri avrà 1nF. Quindi devi solo connetterne 5000 per arrivare a 5µF.

— SpiderPig,