Kapasitor kawat. Laser buatan sendiri - kapasitor tegangan tinggi

Bagaimana cara membuat kapasitor?

Seorang penemu hidup dalam jiwa kita masing-masing, dan oleh karena itu radio amatir adalah hobi yang cukup populer. Pembuatan sendiri komponen radio - salah satu komponen paling menarik dari hobi ini. Pada artikel ini kita akan berbicara tentang cara membuat kapasitor dengan tangan Anda sendiri di rumah.

bahan

Untuk membuat kapasitor, kita membutuhkan:

menggagalkan,
besi,
kertas papirus,
parafin,
lebih ringan.

Foil tidak memerlukan persiapan tambahan, tetapi dengan bantuan tiga komponen terakhir kita harus membuat kertas lilin.

Manufaktur

Jadi, bahannya sudah disiapkan, mari kita mulai bekerja:

Kami memanaskan parafin dan dengan hati-hati memproses kertas papirus.
Kami melipatnya menjadi "akordeon", lebar setiap bagiannya sekitar 30 mm. Jumlah lapisan harmonika menentukan kapasitansi kapasitor, setiap lapisan sesuai dengan sekitar 100 pF.
Di setiap bagian kami meletakkan selembar kertas timah dengan luas 30 kali 45 mm.
Kami melipat akordeon dan menyetrikanya dengan setrika hangat.
Semuanya, kapasitor sudah siap! Potongan-potongan foil yang mengintip adalah kontak penghubung kapasitor kami, yang melaluinya dapat dihubungkan ke sirkuit.

Kami mendapatkan kapasitor rumah tangga paling sederhana, sementara perlu dicatat bahwa semakin tebal dan lebih baik foil, semakin tinggi tegangannya. Namun, kami menarik perhatian Anda pada fakta bahwa lebih baik tidak mencoba membuat kapasitor di rumah yang dapat menahan lebih dari 50 kV. Saran "profesional amatir", jika Anda ingin mendekati nilai ini, gunakan tas laminasi sebagai dielektrik, tetapi Anda memerlukan laminator untuk memanaskannya.

Elemen ini dianggap sebagai super universal, karena dapat digunakan secara bersamaan dalam pembuatan dan perbaikan berbagai perangkat. Dan bahkan jika tidak sulit untuk membelinya dalam bentuk yang sudah jadi, banyak pengrajin amatir yang senang bereksperimen, mencoba atau bahkan berhasil membuat kapasitor dengan tangan mereka sendiri. Segala sesuatu yang diperlukan untuk membuat kapasitor buatan sendiri dijelaskan secara rinci di atas dan, pada prinsipnya, tidak boleh ada kesulitan dengan salah satu elemen yang diperlukan, karena mereka dapat ditemukan di pertanian atau, paling buruk, dijual gratis. . Satu-satunya pengecualian, mungkin, adalah kertas parafin, yang biasanya dibuat sendiri dengan menggunakan bahan-bahan seperti parafin, papirus, dan korek api sekali pakai (sebagai alternatif, Anda dapat menggunakan sumber api terbuka lainnya yang aman).

Jadi, untuk memproses kertas dengan benar, Anda harus hati-hati memanaskan parafin dengan api dan mengoleskan bagian yang lunak di atas seluruh permukaan papirus di kedua sisi. Setelah pekerjaan selesai, dan bahan telah diatur dengan benar, kertas parafin yang dihasilkan harus dilipat dengan akordeon (artinya kemajuan melintang). Teknik ini umum, tetapi melibatkan mempertahankan langkah tertentu (setiap tiga sentimeter) dan untuk membuat garis lipatan seakurat mungkin, disarankan untuk menguraikan strip pertama dengan pensil sederhana bahkan sebelum inisialisasi. Anda dapat melanjutkan dengan nada yang sama, sepenuhnya menggambar seluruh lembar, atau Anda dapat bertindak, hanya berfokus pada segmen pertama (senyaman bagi Anda). Adapun jumlah lapisan yang dibutuhkan, indikator ini ditentukan semata-mata oleh kapasitas produk masa depan.

Pada tahap ini, akordeon yang terbentuk harus disingkirkan sebentar untuk melanjutkan persiapan potongan persegi panjang, yang dimensinya harus sesuai dalam hal ini dengan data 3 kali 4,5 sentimeter. Kosong ini diperlukan untuk membuat lapisan logam kapasitor, oleh karena itu, pada akhir pekerjaan di atas, foil dimasukkan ke semua lapisan akordeon, memastikannya pas secara merata, setelah itu mereka melanjutkan menyetrika blanko yang terlipat. dengan besi konvensional. Parafin dan foil harus melakukan tugasnya, memberikan ikatan yang kuat di antara mereka (metode lain untuk menyolder kapasitor di rumah tidak dilakukan), setelah itu kapasitor dapat dianggap benar-benar siap. Adapun elemen foil yang menonjol di luar akordeon sebelumnya, itu tidak perlu dikhawatirkan, karena mereka memainkan peran menghubungkan kontak.

Dengan bantuan pecahan-pecahan kecil inilah— dengan tanganku sendiri kapasitor dapat digunakan sepenuhnya dengan menghubungkannya ke sirkuit listrik. Secara alami, kita berbicara tentang perangkat primitif, dan untuk meningkatkan kinerjanya, perlu menggunakan foil berkualitas tinggi dengan kepadatan tinggi, meskipun di sini sangat penting untuk tidak berlebihan, karena ada batasan tertentu pada tegangan yang digunakan untuk kerajinan untuk orang dewasa semacam ini. Jadi, misalnya, lebih baik tidak bereksperimen, mencoba membuat kapasitor dengan tangan Anda sendiri yang dapat menerima tegangan yang terlalu tinggi (lebih dari 50 Volt), meskipun beberapa yang "buatan sendiri" berhasil mengatasi masalah ini. dengan menggunakan tas laminasi sebagai pengganti dielektrik standar, serta laminator untuk penyolderan yang aman.

Ada beberapa metode lain untuk membuat kapasitor buatan sendiri, dan salah satunya melibatkan bekerja dengan tegangan yang lebih tinggi. Teknik terkenal "Kaca" dapat dikaitkan dengannya, yang namanya berasal dari alat improvisasi yang digunakan - kaca segi. Elemen ini diperlukan untuk membungkus dengan foil dengan bagian dalam dan di luar, dan ini harus dilakukan sedemikian rupa sehingga fragmen bahan yang digunakan tidak saling bersentuhan. Desain itu sendiri dalam bentuk yang sudah "dirakit" tentu menyediakan keberadaan persediaan, setelah itu dapat dianggap sepenuhnya siap digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. Pada saat yang sama, selama dimasukkan ke dalam sirkuit, perlu untuk mengamati dengan cermat semua tindakan keselamatan yang diperlukan untuk menghindari kemungkinan konsekuensi negatif.

Sebagai alternatif, Anda dapat mencoba membuat tangan Anda sendiri dan desain yang lebih canggih, menggunakan cara improvisasi seperti pelat kaca dengan ukuran yang sama, semua foil densitas tinggi yang sama dan resin epoksi dirancang untuk secara aman menghubungkan bahan-bahan yang terdaftar satu sama lain. Keuntungan yang tidak diragukan dari kapasitor buatan sendiri adalah kemampuannya untuk melakukan lebih banyak pekerjaan yang berkualitas, seperti yang mereka katakan, "tanpa kerusakan". Namun, seperti yang Anda ketahui, satu tong madu biasanya tidak berguna tanpa lalat di salep, dan dalam hal ini secara langsung berkaitan dengan satu kelemahan signifikan dari penemuan ini, yang terletak pada dimensinya yang lebih dari mengesankan, yang membuat penyimpanan seperti itu "raksasa" di rumah sangat tidak nyaman dan rasional.

Persyaratan untuk mengurangi ukuran komponen radio sambil meningkatkannya spesifikasi teknis menyebabkan munculnya sejumlah besar perangkat yang digunakan di mana-mana saat ini. Ini sepenuhnya mempengaruhi kapasitor. Yang disebut ionister atau superkapasitor adalah elemen dengan kapasitas besar (kisaran indikator ini cukup lebar dari 0,01 hingga 30 farad) dengan tegangan pengisian 3 hingga 30 volt. Namun, ukuran mereka sangat kecil. Dan karena subjek percakapan kita adalah ionistr do-it-yourself, pertama-tama perlu berurusan dengan elemen itu sendiri, yaitu, apa adanya.

Fitur desain ionistr

Padahal, ini adalah kapasitor biasa dengan kapasitansi besar. Tetapi ionistor memiliki resistansi yang tinggi, karena elemennya didasarkan pada elektrolit. Ini adalah yang pertama. Yang kedua adalah tegangan pengisian yang kecil. Masalahnya adalah bahwa dalam superkapasitor ini, pelat terletak sangat dekat satu sama lain. Inilah tepatnya alasan penurunan tegangan, tetapi karena alasan inilah kapasitansi kapasitor meningkat.

Pabrik ionistry terbuat dari bahan yang berbeda. Lapisan biasanya terbuat dari foil, yang membatasi zat kering dari tindakan pemisahan. Misalnya karbon aktif (untuk pelat besar), oksida logam, zat polimer yang memiliki daya hantar listrik tinggi.

Kami mengumpulkan ionistr dengan tangan kami sendiri

Merakit ionistr dengan tangan Anda sendiri bukanlah hal yang paling mudah, tetapi Anda masih bisa melakukannya di rumah. Ada beberapa desain di mana ada bahan yang berbeda. Kami menawarkan salah satunya. Untuk ini, Anda akan membutuhkan:

toples kopi logam (50 g);
karbon aktif, yang dijual di apotek, dapat diganti dengan elektroda karbon yang dihancurkan;
dua lingkaran pelat tembaga;
kapas

Langkah pertama adalah menyiapkan elektrolit. Untuk melakukan ini, Anda harus terlebih dahulu menggiling karbon aktif menjadi bubuk. Kemudian buat larutan garam, di mana Anda perlu menambahkan 25 g garam ke 100 g air, dan aduk semuanya dengan baik. Selanjutnya, bubuk karbon aktif secara bertahap ditambahkan ke dalam larutan. Kuantitasnya menentukan konsistensi elektrolit, itu harus sepadat dempul.

Setelah itu, elektrolit yang sudah jadi diterapkan ke lingkaran tembaga (di satu sisi). Perlu diketahui bahwa semakin tebal lapisan elektrolit, semakin besar kapasitas ionistr. Dan satu hal lagi, ketebalan elektrolit yang diterapkan pada dua lingkaran harus sama. Jadi, elektroda sudah siap, sekarang mereka perlu dibatasi dengan bahan yang memungkinkan arus listrik melewatinya, tetapi tidak membiarkan bubuk batu bara lewat. Untuk ini, kapas biasa digunakan, meskipun ada banyak pilihan di sini. Ketebalan lapisan kapas menentukan diameter tabung kopi logam, yaitu, seluruh struktur elektroda ini harus pas dengan nyaman di dalamnya. Oleh karena itu, pada prinsipnya, perlu untuk memilih dimensi elektroda itu sendiri (lingkaran tembaga).

Tetap hanya menghubungkan elektroda itu sendiri ke terminal. Semuanya, ionistr do-it-yourself, dan bahkan di rumah, sudah siap. Desain ini tidak memiliki kapasitas yang sangat besar - tidak lebih tinggi dari 0,3 farad, dan tegangan pengisian hanya satu volt, tetapi ini adalah ionistr nyata.

Kesimpulan tentang topik

Apa lagi yang bisa dikatakan selain tentang elemen ini. Jika kita bandingkan misalnya dengan baterai jenis nickel-metal hydride, maka ionistr dapat dengan mudah menahan suplai listrik hingga 10% dari daya baterai. Selain itu, penurunan tegangan di dalamnya terjadi secara linier, dan tidak tiba-tiba. Tetapi tingkat muatan elemen tergantung pada tujuan teknologinya.

Secara struktural, ini adalah "sandwich" dari dua konduktor dan dielektrik, yang dapat berupa vakum, gas, cairan, padatan organik atau anorganik. Kapasitor domestik pertama (toples kaca dengan tembakan, direkatkan dengan foil) dibuat pada 1752 oleh M. Lomonosov dan G. Richter.

Apa yang bisa menarik dalam kapasitor? Memulai artikel ini, saya pikir saya bisa mengumpulkan dan merangkum segala sesuatu tentang detail primitif ini. Tetapi ketika saya mengenal kapasitor, saya terkejut memahami bahwa tidak mungkin untuk mengatakan bahkan seperseratus dari semua rahasia dan keajaiban yang tersembunyi di dalamnya ...

Kapasitor sudah berusia lebih dari 250 tahun, tetapi bahkan tidak berpikir untuk menjadi usang .. Selain itu, 1 kg "kapasitor sederhana biasa" menyimpan lebih sedikit energi daripada satu kilogram baterai atau sel bahan bakar, tetapi mampu mengeluarkannya lebih cepat dari mereka, sambil mengembangkan lebih banyak kekuatan. - Dengan pelepasan kapasitor yang cepat, pulsa daya tinggi dapat diperoleh, misalnya, dalam kilatan foto, laser berdenyut dengan pemompaan optik dan penumbuk. Ada kapasitor di hampir semua perangkat, jadi jika Anda tidak memiliki kapasitor baru, Anda dapat melepasnya untuk percobaan.

muatan kapasitor adalah nilai mutlak muatan salah satu pelatnya. Ini diukur dalam liontin dan sebanding dengan jumlah elektron ekstra (-) atau hilang (+). Untuk mengumpulkan muatan 1 liontin, Anda membutuhkan 6241509647120420000 elektron. Dalam gelembung hidrogen, seukuran kepala korek api, jumlahnya hampir sama.

Karena kemampuan untuk mengakumulasi muatan pada elektroda dibatasi oleh gaya tolak-menolak, perpindahan muatan ke elektroda tidak dapat dibatasi. Seperti penyimpanan apa pun, kapasitor memiliki kapasitas yang terdefinisi dengan baik. Itulah yang disebut - kapasitansi listrik. Itu diukur dalam farad dan untuk kapasitor datar dengan pelat dengan luas S(masing-masing) terletak pada jarak D, kapasitansinya adalah Sε 0 /d(pada S>> D), di mana ε adalah permitivitas relatif, dan ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kapasitansi kapasitor juga q/U, di mana Q adalah muatan positif, kamu adalah tegangan antara pelat. Kapasitansi tergantung pada geometri kapasitor dan konstanta dielektrik dielektrik, dan tidak tergantung pada muatan pelat.

Dalam konduktor bermuatan, muatan mencoba menyebar satu sama lain sejauh mungkin dan oleh karena itu tidak dalam ketebalan kapasitor, tetapi di lapisan permukaan logam, seperti film bensin di permukaan air. Jika dua konduktor membentuk kapasitor, maka kelebihan muatan ini dikumpulkan berlawanan satu sama lain. Oleh karena itu, hampir seluruh medan listrik kapasitor terkonsentrasi di antara pelatnya.

Di setiap piring, muatan didistribusikan sedemikian rupa sehingga jauh dari tetangga. Dan mereka cukup luas: dalam kapasitor udara dengan jarak antara pelat 1 mm, diisi hingga 120 V, jarak rata-rata antara elektron lebih dari 400 nanometer, yang ribuan kali lebih besar dari jarak antar atom (0,1 -0,3 nm), dan ini berarti hanya ada satu elektron tambahan (atau hilang) untuk jutaan atom permukaan.

Jika kurangi jarak antara pelat, maka gaya tarik menarik akan meningkat, dan pada tegangan yang sama, muatan pada pelat akan dapat "bergaul" lebih rapat. Kapasitas akan meningkat kapasitor. Begitu pula profesor yang tidak curiga di Universitas Leiden van Muschenbroek. Dia mengganti botol berdinding tebal dari kondensor pertama di dunia (ditemukan oleh pendeta Jerman von Kleist pada tahun 1745) dengan botol kaca tipis. Dia menagihnya dan menyentuhnya, dan bangun dua hari kemudian dia berkata bahwa dia tidak akan setuju untuk mengulangi percobaan, bahkan jika kerajaan Prancis telah dijanjikan untuk ini.

Jika dielektrik ditempatkan di antara pelat, maka mereka mempolarisasinya, yaitu, mereka akan menarik muatan berlawanan yang terdiri darinya. Dalam hal ini, akan ada efek yang sama seolah-olah pelat lebih dekat. Dielektrik dengan permitivitas relatif tinggi dapat dianggap sebagai pengangkut medan listrik yang baik. Tetapi tidak ada transporter yang sempurna, jadi tidak peduli seberapa bagus dielektrik yang kita tambahkan di atas yang sudah ada, kapasitansi kapasitor hanya akan berkurang. Anda dapat meningkatkan kapasitansi hanya jika Anda menambahkan dielektrik (atau bahkan lebih baik - konduktor) dari pada sudah ada tetapi memiliki yang lebih kecil.

Hampir tidak ada biaya gratis dalam dielektrik. Semuanya diperbaiki baik dalam kisi kristal, atau dalam molekul - polar (mewakili dipol) atau tidak. Jika tidak ada medan eksternal, dielektrik tidak terpolarisasi, dipol dan muatan bebas tersebar secara acak, dan dielektrik tidak memiliki medan sendiri. dalam medan listrik, itu terpolarisasi: dipol berorientasi sepanjang medan. Karena ada banyak dipol molekul, ketika diorientasikan, kelebihan dan kekurangan dipol tetangga di dalam dielektrik saling mengimbangi. Hanya muatan permukaan yang tetap tidak terkompensasi - di satu permukaan - satu, di sisi lain - yang lain. Muatan bebas di medan eksternal juga melayang dan terpisah.

Dalam hal ini, proses polarisasi yang berbeda berlangsung dengan kecepatan yang berbeda. Satu hal adalah perpindahan kulit elektron, yang terjadi hampir seketika, hal lain adalah rotasi molekul, terutama yang besar, dan yang ketiga adalah migrasi muatan bebas. Dua proses terakhir jelas bergantung pada suhu, dan jauh lebih cepat dalam cairan daripada dalam padatan. Jika dielektrik dipanaskan, rotasi dipol dan migrasi muatan akan dipercepat. Jika medan dimatikan, depolarisasi dielektrik juga tidak terjadi secara instan. Itu tetap terpolarisasi untuk beberapa waktu sampai gerakan termal menyebarkan molekul ke keadaan kacau aslinya. Oleh karena itu, untuk kapasitor di mana polaritas beralih dengan frekuensi tinggi, hanya dielektrik non-polar yang cocok: fluoroplastik, polipropilena.

Jika Anda membongkar kapasitor yang diisi, dan kemudian memasangnya kembali (dengan pinset plastik), energi tidak akan pergi ke mana pun, dan LED akan dapat berkedip. Bahkan akan berkedip jika Anda menghubungkannya ke kapasitor dalam keadaan dibongkar. Dapat dimengerti - selama pembongkaran, muatan dari pelat tidak ke mana-mana, dan tegangan bahkan meningkat, karena kapasitansi menurun dan sekarang pelat penuh dengan muatan. Tunggu, bagaimana ketegangan ini tumbuh, karena dengan begitu energi juga akan tumbuh? Memang, kami memberikan energi mekanik sistem, mengatasi daya tarik Coulomb dari pelat. Sebenarnya, ini adalah trik elektrifikasi dengan gesekan - untuk mengaitkan elektron pada jarak urutan ukuran atom dan menyeretnya ke jarak makroskopik, sehingga meningkatkan tegangan dari beberapa volt (dan begitulah tegangan dalam ikatan kimia ) hingga puluhan dan ratusan ribu volt. Sekarang sudah jelas kenapa jaket sintetis tidak kaget saat dipakai, tapi hanya saat dilepas saja? Berhenti, kenapa tidak sampai milyaran? Desimeter adalah satu miliar kali lebih besar dari angstrom, di mana kita mengambil elektron? Ya, karena usaha memindahkan muatan dalam medan listrik sama dengan integral dari Persamaan terhadap d, dan E ini melemah secara kuadratik dengan jarak. Dan jika pada seluruh desimeter antara jaket dan hidung ada medan yang sama seperti di dalam molekul, maka satu miliar volt akan mengklik hidung.

Mari kita periksa fenomena ini - peningkatan tegangan ketika kapasitor diregangkan - secara eksperimental. Saya menulis program Visual Basic sederhana untuk menerima data dari pengontrol PMK018 kami dan menampilkannya di layar. Secara umum, kami mengambil dua pelat textolite 200x150 mm yang dilapisi di satu sisi dengan foil dan menyolder kabel yang menuju ke modul pengukuran. Kemudian kami meletakkan dielektrik di salah satunya - selembar kertas - dan menutupinya dengan pelat kedua. Pelatnya tidak pas, jadi kami menekannya di atas dengan badan pena (jika Anda menekan dengan tangan, Anda dapat membuat gangguan).

Rangkaian pengukurannya sederhana: potensiometer R1 mengatur tegangan (dalam kasus kami adalah 3 volt) yang disuplai ke kapasitor, dan tombol S1 berfungsi untuk menerapkannya ke kapasitor, atau tidak menerapkannya.

Jadi, tekan dan lepaskan tombol - kita akan melihat grafik yang ditampilkan di sebelah kiri. Kapasitor dengan cepat melepaskan melalui input osiloskop. Sekarang mari kita coba meredakan tekanan pada pelat selama pelepasan - kita akan melihat puncak tegangan pada grafik (di sebelah kanan). Ini hanya efek yang diinginkan. Dalam hal ini, jarak antara pelat kapasitor meningkat, kapasitansi turun dan oleh karena itu kapasitor mulai melepaskan lebih cepat.

Di sini saya dengan serius memikirkannya .. Tampaknya kita berada di ambang penemuan hebat ... Lagi pula, jika tegangan meningkat pada mereka ketika pelat dipindahkan, dan muatannya tetap sama, maka Anda dapat mengambil dua kapasitor, dorong pelat pada salah satunya, dan pada titik pemuaian maksimum, transfer muatan ke kapasitor tetap. Kemudian kembalikan pelat ke tempatnya dan ulangi hal yang sama secara terbalik, dorong kapasitor lainnya terpisah. Secara teori, tegangan pada kedua kapasitor akan meningkat setiap siklus beberapa kali. Ide yang hebat untuk pembangkit! Dimungkinkan untuk membuat desain baru kincir angin, turbin, dan semua itu! Jadi, bagus ... untuk kenyamanan, Anda dapat menempatkan semua ini pada dua disk yang berputar berlawanan arah .... oh apa ini ... ugh, ini adalah mesin elektrofor sekolah! 🙁.

Itu tidak berakar sebagai generator, karena tidak nyaman untuk menangani tegangan seperti itu. Tetapi pada skala nano, banyak hal bisa berubah. Fenomena magnetik dalam struktur nano berkali-kali lebih lemah daripada listrik, dan medan listrik di sana, seperti yang telah kita lihat, sangat besar, sehingga mesin elektrofor molekul dapat menjadi sangat populer.

Kapasitor sebagai penyimpan energi

Sangat mudah untuk memastikan bahwa energi disimpan dalam kapasitor terkecil. Untuk melakukan ini, kita memerlukan LED merah transparan dan sumber arus konstan (baterai 9 volt baik-baik saja, tetapi jika tegangan pengenal kapasitor memungkinkan, lebih baik mengambil yang lebih besar). Pengalamannya adalah mengisi kapasitor, dan kemudian menghubungkannya dengan LED (jangan lupa tentang polaritasnya), dan perhatikan bagaimana ia berkedip. V kamar gelap flash terlihat bahkan dari kapasitor puluhan picofarads. Sekitar seratus juta elektron memancarkan seratus juta foton. Namun, ini bukan batasnya, karena mata manusia dapat melihat cahaya yang jauh lebih lemah. Saya hanya tidak menemukan kapasitor yang bahkan lebih kecil. Jika tagihan mencapai ribuan mikrofarad, kasihanilah LED, dan alih-alih pendekkan kapasitor ke benda logam untuk melihat percikan - bukti nyata adanya energi dalam kapasitor.

Energi kapasitor bermuatan berperilaku dalam banyak hal seperti energi mekanik potensial - energi pegas terkompresi dinaikkan ke ketinggian beban atau tangki air (dan energi induktor, sebaliknya, mirip dengan energi kinetik) . Kemampuan kapasitor untuk mengakumulasi energi telah lama digunakan untuk memastikan pengoperasian perangkat yang berkelanjutan selama penurunan tegangan suplai jangka pendek - dari jam ke trem.

Kapasitor juga digunakan untuk menyimpan energi "hampir abadi" yang dihasilkan oleh getaran, getaran, suara, pendeteksian gelombang radio atau jaringan listrik. Sedikit demi sedikit, akumulasi energi dari sumber yang lemah tersebut dalam jangka waktu yang lama memungkinkan sensor nirkabel dan perangkat elektronik lainnya bekerja untuk beberapa waktu. Prinsip ini didasarkan pada baterai "jari" abadi untuk perangkat dengan konsumsi daya sederhana (seperti remote TV). Dalam hal ini ada kapasitor dengan kapasitas 500 milifarad dan generator yang memberi makan selama osilasi dengan frekuensi 4–8 hertz dengan daya bebas dari 10 hingga 180 miliwatt. Generator berdasarkan kawat nano piezoelektrik sedang dikembangkan yang mampu mengarahkan energi getaran lemah seperti detak jantung, memukul sol sepatu di tanah, dan getaran peralatan teknis ke dalam kapasitor.

Sumber energi bebas lainnya adalah pengereman. Biasanya, ketika kendaraan melambat, energi diubah menjadi panas, tetapi dapat disimpan dan kemudian digunakan selama akselerasi. Masalah ini sangat akut untuk transportasi umum, yang melambat dan berakselerasi di setiap pemberhentian, yang menyebabkan konsumsi bahan bakar yang signifikan dan polusi atmosfer dengan emisi gas buang. Di wilayah Saratov pada 2010, perusahaan "Elton" menciptakan "Ecobus" - minibus eksperimental dengan motor listrik dan superkapasitor "roda motor" yang tidak biasa - perangkat penyimpanan energi rem yang mengurangi konsumsi energi hingga 40%. Mereka menggunakan bahan yang dikembangkan dalam proyek Energia-Buran, khususnya, kertas karbon. Secara umum, berkat sekolah ilmiah yang dibuat kembali di Uni Soviet, Rusia adalah salah satu pemimpin dunia dalam pengembangan dan produksi kapasitor elektrokimia. Misalnya, produk Elton telah diekspor ke luar negeri sejak tahun 1998, dan baru-baru ini produksi produk ini dimulai di AS di bawah lisensi perusahaan Rusia.

Kapasitas satu kapasitor modern (2 farad, foto di sebelah kiri) ribuan kali lebih besar dari kapasitas seluruh bola dunia. Mereka mampu menyimpan muatan listrik sebesar 40 Coulomb!

Mereka digunakan, sebagai suatu peraturan, dalam sistem audio mobil untuk mengurangi beban puncak pada kabel listrik mobil (pada saat-saat ketukan bass yang kuat) dan, karena kapasitansi kapasitor yang besar, menekan semua gangguan frekuensi tinggi di jaringan di kapal.

Tetapi "peti kakek" Soviet ini untuk elektron (foto di sebelah kanan) tidak begitu luas, tetapi dapat menahan tegangan 40.000 volt (perhatikan cangkir porselen yang melindungi semua volt ini dari kerusakan pada wadah kapasitor). Ini sangat nyaman untuk "bom elektromagnetik", di mana kapasitor dibuang ke tabung tembaga, yang pada saat yang sama dikompresi dari luar oleh ledakan. Ternyata pulsa elektromagnetik yang sangat kuat melumpuhkan peralatan radio. Ngomong-ngomong, dalam ledakan nuklir, tidak seperti ledakan konvensional, pulsa elektromagnetik juga dilepaskan, yang sekali lagi menekankan kesamaan inti uranium dengan kapasitor. Omong-omong, kapasitor seperti itu dapat langsung diisi dengan listrik statis dari sisir, tetapi tentu saja akan memakan waktu lama untuk mengisi hingga tegangan penuh. Tetapi pengalaman sedih van Muschenbroek mungkin akan terulang dalam versi yang sangat buruk.

Jika Anda hanya menggosokkan pulpen (sisir, balon, pakaian dalam sintetis, dll.) pada rambut Anda, maka LED darinya tidak akan menyala. Ini karena kelebihan elektron (diambil dari rambut) masing-masing terperangkap pada titiknya sendiri di permukaan plastik. Oleh karena itu, bahkan jika kita mengenai beberapa elektron dengan keluaran LED, yang lain tidak akan dapat mengejarnya dan menciptakan arus yang diperlukan agar pancaran LED dapat terlihat dengan mata telanjang. Hal lain adalah jika Anda mentransfer muatan dari pulpen ke kapasitor. Untuk melakukan ini, ambil kapasitor untuk satu keluaran dan gosok pulpen secara bergantian pada rambut, lalu pada keluaran bebas kapasitor. Mengapa menggosok? Untuk memaksimalkan panen elektron dari seluruh permukaan pena! Kami mengulangi siklus ini beberapa kali dan menghubungkan LED ke kapasitor. Ini akan berkedip, dan hanya jika polaritasnya diamati. Jadi kapasitor menjadi jembatan antara dunia listrik "statis" dan "biasa"

Saya mengambil kapasitor tegangan tinggi untuk percobaan ini, karena takut akan kerusakan pada kapasitor tegangan rendah, tetapi ternyata ini adalah tindakan pencegahan yang tidak perlu. Dengan pasokan muatan yang terbatas, tegangan melintasi kapasitor bisa jauh lebih kecil daripada tegangan catu daya. Sebuah kapasitor dapat mengubah tegangan besar menjadi kecil. Misalnya, listrik tegangan tinggi statis - biasa. Memang, apakah ada perbedaan: mengisi kapasitor dengan satu mikrokoulomb dari sumber dengan tegangan 1 V atau 1000 V? Jika kapasitor ini sangat berkapasitas sehingga muatan 1 C di atasnya tidak meningkatkan tegangan di atas tegangan sumber daya satu volt (yaitu kapasitansinya lebih tinggi dari 1 F), maka tidak ada perbedaan. Hanya saja jika liontin tidak dibatasi secara paksa, maka lebih banyak lagi yang ingin mengalir dari sumber tegangan tinggi. Ya, dan daya termal yang dilepaskan di terminal kapasitor akan lebih besar (dan jumlah panasnya sama, itu hanya akan dilepaskan lebih cepat, itulah sebabnya dayanya lebih besar).

Secara umum, tampaknya, kapasitor apa pun dengan kapasitas tidak lebih dari 100 nF cocok untuk percobaan ini. Anda dapat melakukan lebih banyak, tetapi akan membutuhkan waktu lama untuk mengisi dayanya untuk mendapatkan tegangan yang cukup untuk LED. Sebaliknya, jika arus bocor pada kapasitor kecil, LED akan menyala lebih lama. Anda dapat berpikir untuk membuat perangkat berdasarkan prinsip ini untuk mengisi ulang daya ponsel dari menggosokkannya ke rambut Anda selama percakapan

Kapasitor tegangan tinggi yang sangat baik adalah obeng. Pada saat yang sama, pegangannya berfungsi sebagai dielektrik, dan batang logam serta tangan manusia berfungsi sebagai pelat. Kita tahu bahwa pulpen yang digosokkan ke rambut akan menarik secarik kertas. Jika Anda menggosokkan obeng ke rambut Anda, maka tidak akan ada hasil - logam tidak memiliki kemampuan untuk mengambil elektron dari protein - tidak menarik kertas, tidak. Tetapi jika, seperti pada percobaan sebelumnya, Anda menggosoknya dengan pulpen yang diisi, obeng, karena kapasitasnya yang rendah, dengan cepat mengisi daya ke tegangan tinggi dan kertas mulai tertarik padanya.

Bersinar dari obeng dan LED. Dalam foto itu tidak realistis untuk menangkap momen singkat dari flash-nya. Tapi - mari kita ingat properti eksponen - pemudaran lampu kilat berlangsung lama (menurut standar rana kamera). Dan sekarang kita telah menjadi saksi dari fenomena linguistik-optik-matematis yang unik: peserta pameran mengekspos matriks kamera!

Namun, mengapa kesulitan seperti itu - ada pembuatan film video. Ini menunjukkan bahwa LED berkedip cukup terang:

Ketika kapasitor diisi ke tegangan tinggi, efek tepi mulai memainkan perannya, yang terdiri dari yang berikut. Jika dielektrik ditempatkan di udara di antara pelat dan tegangan yang meningkat secara bertahap diterapkan padanya, maka pada nilai tegangan tertentu, pelepasan yang tenang terjadi di tepi pelat, yang dideteksi oleh kebisingan karakteristik dan bersinar dalam gelap. . Besarnya tegangan kritis tergantung pada ketebalan lapisan, ketajaman tepi, jenis dan ketebalan dielektrik, dll. Semakin tebal dielektrik, semakin tinggi cr. Misalnya, semakin tinggi konstanta dielektrik dielektrik, semakin rendah. Untuk mengurangi efek tepi, tepi pelat disematkan dalam dielektrik dengan kekuatan listrik tinggi, paking dielektrik menebal di tepinya, tepi pelat dibulatkan, dan zona dengan tegangan yang menurun secara bertahap dibuat di bagian tepi. tepi pelat dengan membuat tepi pelat dari bahan dengan resistansi tinggi, mengurangi tegangan per satu kapasitor dengan memecahnya menjadi beberapa yang dihubungkan secara seri.

Itu sebabnya para pendiri elektrostatika suka memiliki bola di ujung elektroda. Ternyata, ini bukan fitur desain, tetapi cara meminimalkan aliran muatan ke udara. Tidak ada tempat lain untuk pergi. Jika kelengkungan beberapa bagian pada permukaan bola semakin berkurang, maka kelengkungan bagian tetangga pasti akan meningkat. Dan di sini, tampaknya, dalam kasus elektrostatik kami, bukan rata-rata tetapi kelengkungan maksimum permukaan yang penting, yang minimal, tentu saja, untuk bola.

Hmm.. tapi jika kapasitas tubuh adalah kemampuan untuk mengakumulasi muatan, maka mungkin sangat berbeda untuk muatan positif dan negatif…. Mari kita bayangkan sebuah kapasitor bola dalam ruang hampa… Mari kita mengisinya secara negatif dari lubuk hati kita, tidak menghemat pembangkit listrik dan gigawatt-jam (itulah gunanya eksperimen pemikiran!)… tetapi pada titik tertentu akan ada begitu banyak kelebihan elektron pada bola ini sehingga mereka akan mulai menyebar di seluruh ruang hampa, hanya untuk tidak berada dalam kerumunan elektronegatif seperti itu. Tetapi ini tidak akan terjadi dengan muatan positif - elektron, tidak peduli berapa banyak yang tersisa, tidak akan terbang ke mana pun dari kisi kristal kapasitor.
Apa yang terjadi jika kapasitansi positif jelas jauh lebih besar daripada kapasitansi negatif? Bukan! Karena elektron sebenarnya ada di sana bukan untuk memanjakan kita, tetapi untuk menghubungkan atom, dan tanpa bagian yang mencolok dari mereka, gaya tolak Coulomb dari ion positif kisi kristal akan langsung meledakkan kapasitor paling berlapis baja menjadi debu

Faktanya, tanpa lapisan sekunder, kapasitansi "bagian soliter" kapasitor sangat kecil: kapasitansi listrik sepotong kawat soliter dengan diameter 2 mm dan panjang 1 m kira-kira 10 pF, dan seluruh dunia adalah 700 mikrofarad.

Dimungkinkan untuk membangun standar kapasitansi absolut dengan menghitung kapasitansinya menggunakan rumus fisika berdasarkan pengukuran dimensi pelat yang akurat. Ini adalah bagaimana kapasitor paling akurat di negara kita dibuat, yang terletak di dua tempat. Standar negara GET 107-77 terletak di FSUE SNIIM dan terdiri dari 4 kapasitor silinder koaksial yang tidak didukung, kapasitansi yang dihitung dengan akurasi tinggi dalam hal kecepatan cahaya dan satuan panjang dan frekuensi, serta tinggi -pembanding kapasitif frekuensi yang memungkinkan Anda untuk membandingkan kapasitansi kapasitor yang dibawa untuk verifikasi dengan standar (10 pF) dengan kesalahan kurang dari 0,01% dalam rentang frekuensi 1-100 MHz (foto di sebelah kiri).

Standar GET 25-79 (foto di sebelah kanan), terletak di Perusahaan Kesatuan Negara Federal VNIIM. DI. Mendeleev berisi desain kapasitor dan interferometer dalam unit vakum, jembatan transformator kapasitif lengkap dengan ukuran kapasitansi dan termostat, dan sumber radiasi dengan panjang gelombang yang stabil. Standar ini didasarkan pada metode untuk menentukan peningkatan kapasitansi sistem elektroda silang dari kapasitor yang dihitung ketika panjang elektroda berubah dengan jumlah panjang gelombang tertentu dari radiasi cahaya yang sangat stabil. Ini memastikan bahwa nilai kapasitansi akurat 0,2 pF dipertahankan dengan akurasi lebih baik dari 0,00005%

Namun di pasaran radio di Mitino, saya kesulitan menemukan kapasitor dengan akurasi lebih dari 5% Nah, mari kita coba menghitung kapasitansi menggunakan rumus berdasarkan pengukuran tegangan dan waktu melalui PMK018 favorit kita. Kami akan menghitung kapasitas dengan dua cara. Metode pertama didasarkan pada sifat eksponen dan rasio tegangan pada kapasitor, diukur pada momen pelepasan yang berbeda. Yang kedua - pada pengukuran muatan yang dilepaskan oleh kapasitor selama pengosongan, itu diperoleh dengan mengintegrasikan arus dari waktu ke waktu. Area yang dibatasi oleh grafik arus dan sumbu koordinat secara numerik sama dengan muatan yang dilepaskan oleh kapasitor. Untuk perhitungan ini, Anda perlu tahu persis resistansi rangkaian yang melaluinya kapasitor dilepaskan. Saya mengatur resistansi ini dengan resistor presisi 10 k dari perancang elektronik.

Dan berikut adalah hasil percobaannya. Perhatikan betapa cantik dan halusnya peserta pameran itu. Lagi pula, itu tidak dihitung secara matematis oleh komputer, tetapi diukur langsung dari alam itu sendiri. Berkat kisi koordinat di layar, jelas bahwa properti eksponen diamati dengan tepat - berkurang dengan jumlah yang sama secara berkala (saya bahkan mengukurnya dengan penggaris di layar Jadi, kita melihat bahwa rumus fisik cukup mencerminkan realitas di sekitar kita.

Seperti yang Anda lihat, kapasitansi yang diukur dan dihitung kira-kira bertepatan dengan yang nominal (dan dengan pembacaan multimeter Cina), tetapi tidak persis. Sangat disayangkan bahwa tidak ada standar untuk menentukan mana di antara mereka yang masih benar! Jika ada yang tahu standar kapasitansi yang murah atau tersedia di rumah, pastikan untuk menulisnya di sini di komentar.

Pavel Nikolaevich Yablochkov adalah orang pertama di dunia yang menggunakan kapasitor dalam teknik listrik tenaga pada tahun 1877. Dia menyederhanakan dan pada saat yang sama meningkatkan kapasitor Lomonosov, mengganti pecahan dan foil dengan cairan, dan menghubungkan bank secara paralel. Dia tidak hanya memiliki penemuan lampu busur inovatif yang menaklukkan Eropa, tetapi juga sejumlah paten terkait kapasitor. Mari kita coba merakit kapasitor Yablochkov menggunakan air asin sebagai cairan konduktif, dan toples kaca berisi sayuran sebagai toples. Hasilnya adalah kapasitansi 0,442 nF. Jika kita mengganti toples dengan kantong plastik, yang memiliki area yang luas dan ketebalan yang jauh lebih sedikit, kapasitansi akan meningkat menjadi 85,7 nF. (Pertama, mari isi kantong dengan air dan periksa arus bocor!) Kapasitor berfungsi - bahkan memungkinkan Anda untuk mengedipkan LED! Itu juga berhasil menjalankan fungsinya di sirkuit elektronik (saya mencoba memasukkannya ke dalam generator alih-alih kapasitor konvensional - semuanya berfungsi).

Air di sini memainkan peran yang sangat sederhana sebagai konduktor, dan jika ada foil, maka Anda dapat melakukannya tanpanya. Kami akan melakukan hal yang sama, mengikuti Yablochkov. Berikut adalah kapasitor mika dan foil tembaga, dengan kapasitas 130 pF.

Pelat logam harus pas sedekat mungkin dengan dielektrik, dan perlu untuk menghindari memasukkan perekat antara pelat dan dielektrik, yang akan menyebabkan kerugian tambahan pada arus bolak-balik. Oleh karena itu, sekarang, sebagai pelat, terutama logam digunakan, secara kimia atau mekanis disimpan pada dielektrik (kaca) atau ditekan dengan kuat padanya (mika).

Anda dapat menggunakan banyak dielektrik yang berbeda sebagai pengganti mika, apa pun yang Anda suka. Pengukuran (untuk dielektrik dengan ketebalan yang sama) menunjukkan bahwa udara memiliki ε yang terkecil, fluoroplast memiliki lebih banyak, silikon memiliki lebih banyak, dan mika memiliki lebih banyak lagi, dan timah zirkonat titanat memilikinya yang sangat besar. Menurut sains, memang seharusnya begitu - lagi pula, dalam fluoroplastik, elektron, bisa dikatakan, dirantai erat oleh rantai fluorokarbon dan hanya dapat sedikit menyimpang - bahkan tidak ada tempat bagi elektron untuk melompat dari atom ke atom. .

Anda dapat melakukan eksperimen seperti itu sendiri dengan zat yang memiliki konstanta dielektrik yang berbeda. Manakah yang menurut Anda memiliki konstanta dielektrik tertinggi, air suling atau minyak? Garam atau gula? Parafin atau sabun? Mengapa? Permitivitas tergantung pada banyak hal… seseorang dapat menulis seluruh buku tentangnya.

Itu saja? 🙁.

Tidak, tidak semua! Akan ada sekuelnya minggu depan! 🙂.

Kapasitor - bukan mainan untuk anak-anak

(Arsip Kebijaksanaan Pelopor)

Cerita seram dari film non-horor

“Sebuah kapasitor tegangan tinggi bermuatan dapat dikaitkan dengan sumber arus searah. Diyakini bahwa arus searah kurang berbahaya daripada arus bolak-balik. Berdasarkan pengalaman saya, saya bisa tidak setuju. Jika Anda "menyambungkan" ke stopkontak rumah tangga, Anda akan berkedut. Meskipun frekuensi arus di outlet adalah 50 Hz, dan orang tersebut tidak akan punya waktu untuk menanggapi peristiwa yang begitu cepat, namun, Anda akan memiliki kesempatan untuk membebaskan diri dari aksi arus listrik selama kejang. Bagaimanapun, tegangan di outlet adalah nol 50 kali per detik. Jika Anda "menghubungkan" ke sumber DC yang kuat, maka tidak ada pilihan. Otot Anda akan berkontraksi dengan kuat, dan tidak ada kemauan yang cukup untuk mengendurkannya. Anda akan terpaku pada sumber DC. Pada saat yang sama, bangkai Anda akan memanas, perlahan berubah menjadi batu bara. Kengerian!
Efek merusak dari kapasitor tegangan tinggi bermuatan agak berbeda dan tergantung pada kondisi tertentu. Namun, bagaimanapun, Anda pasti tidak akan merasakan sensasi yang menyenangkan dari menyentuh elektroda kapasitor yang diisi. Pastinya! Anda tidak akan punya waktu untuk menghanguskan, tetapi bola akan naik ke dahi Anda. Cewek ... dan Anda sudah di surga! Dalam kasus yang sangat parah, dengan muatan yang sangat besar (jangan bicara tentang angka), kapasitor akan merobek Anda seperti bantalan pemanas. Bola akan berada di salah satu sudut ruangan dan dahi akan berada di sudut lain ruangan.
Singkatnya, waspada! Saat bekerja dengan peralatan bertegangan tinggi, lebih baik melakukannya secara berlebihan daripada menguranginya.”

Kapasitor adalah salah satu elemen utama dalam catu daya laser berdenyut. Kapasitor tegangan tinggi digunakan untuk menyalakan lampu flash, serta untuk memompa laser pelepasan gas berdenyut. Parameter kapasitor dipilih tergantung pada jenis laser tertentu. Faktor penentu adalah besaran seperti kapasitansi, tegangan operasi, hambatan gelombang dan induktansi diri kapasitor. Energi pompa tergantung pada kapasitansi dan tegangan operasi kapasitor. Energi kapasitor dihitung menggunakan rumus sederhana

E \u003d CU 2 / 2, di mana E adalah energi kapasitor

C - kapasitansi kapasitor

U - tegangan pengisian kapasitor

Besarnya arus yang akan lewat ketika kapasitor dilepaskan melalui beban kecil tergantung pada hambatan gelombang. Semakin rendah impedansi kapasitor, semakin tinggi arus. Ke dalam gelombang resistansi dihitung dengan rumus

ke = (L ke /C ke), di mana ke -vimpedansi kapasitor

L ke - induktansi kapasitor

C ke - kapasitansi kapasitor

Laju perpindahan energi kapasitor ke beban tergantung pada induktansi diri kapasitor. Semakin rendah induktansi kapasitor, semakin tinggi kecuraman bagian depan pulsa pompa. Dari mana induktansi berasal dalam kapasitor? Faktanya adalah bahwa pelat kapasitor adalah konduktor arus, dan konduktor yang melaluinya arus mengalir memiliki induktansi. Bahkan jika kapasitor hanya terdiri dari dua pelat, sirkuit nyata kapasitor seperti pada gambar di bawah ini.

Ini adalah rangkaian osilasi klasik dengan resistansi aktif R, yang bergantung pada dielektrik antara pelat kapasitor dan resistansi spesifik semua elemen pembawa arus kapasitor. Dengan demikian, pengisian dan pengosongan kapasitor tidak terjadi secara instan, tetapi bersifat osilasi. Frekuensi osilasi ditentukan oleh rumus Thompson, dari mana induktansi diri kapasitor dihitung.

Di mana L ke - induktansi sendiri kapasitor

C ke - kapasitansi kapasitor

F p - frekuensi resonansi dasar

Tentu saja, semakin tinggi energi kapasitor, semakin besar daya pompa. Namun, dengan peningkatan kapasitansi kapasitor, waktu pulsa pompa juga meningkat. Jika durasi pemompaan tidak terlalu penting, maka kapasitor elektrolitik tegangan tinggi cocok untuk operasi laser. Kapasitor semacam itu dapat digunakan, misalnya, untuk memompa laser ruby atau neodymium. Tentu saja bermasalah untuk mendapatkan konder yang memiliki 1000 mikrofarad pada tegangan operasi 3 kV. Tapi masalah ini mudah diselesaikan dengan menggunakan bank kapasitor. Ketika kapasitor individu dihubungkan secara seri, tegangan pengisian total meningkat, dan kapasitas dapat ditingkatkan dengan menghubungkan kapasitor secara paralel. Di toko teknik radio, Anda dapat membeli kapasitor elektrolit yang memiliki, misalnya, 150 mikrofarad x 450 V.

Dari kapasitor ini, Anda dapat membuat bank untuk kapasitas dan tegangan operasi apa pun.
Gambar di bawah menunjukkan contoh bank kapasitor yang setara dengan satu kapasitor 30uF x 2kV.

Jika durasi pompa harus sesingkat mungkin, maka kapasitor elektrolitik tidak lagi cocok untuk operasi laser, dan kapasitor pulsa harus dibeli. Sayangnya, kapasitor pulsa tegangan tinggi adalah komoditas langka di toko teknik radio. Di toko Chip and Dip, Anda dapat membeli kapasitor tegangan tinggi dari perusahaan MURAT».

Namun, tegangan maksimum kapasitor tersebut dibatasi hingga 15 kV dengan kapasitansi 1 nF. Kapasitor semacam itu dapat digunakan untuk memompa laser nitrogen buatan sendiri atau laser uap logam.
Untuk memompa laser pewarna, diperlukan 100 - 1000 buah kapasitor yang dihubungkan secara paralel. Mempertimbangkan biaya satu conder seperti itu pada level ~ 80 rubel / potong, semua kesenangan akan menelan biaya amatir setidaknya 8.000 rubel. Jadi, Anda masih perlu menyolder satu bank dari sekelompok kapasitor.
Anda dapat membeli kapasitor tipe KVI-3 melalui Internet, yang juga cocok untuk memompa laser, tetapi harganya akan lebih mahal (~ 200 rubel / potong).

Juga, kapasitor tipe KPIM dibeli melalui Internet, yang cukup cocok untuk memompa laser pewarna.

Kapasitor ini memiliki kinerja yang mengesankan. Tegangan operasi dapat dalam kisaran 5 - 100 kV dengan kapasitansi kapasitor 0,1 - 240 mikrofarad. Tetapi frekuensi pulsa akan menjadi< 1Гц. По стоимости эти конденсаторы самые дорогие. Их цена за штуку начинается от 20 000 руб. За такие деньги можно купить готовый лазер, причем нехилой мощности и не заниматься творческим онанизмом.
Jika tidak ada uang, tetapi Anda benar-benar menginginkannya, maka kami melanjutkan ke masturbasi, yaitu pembuatan kapasitor tegangan tinggi buatan sendiri.

Kapasitor tegangan tinggi buatan sendiri

Rangkaian kapasitor itu sederhana, tetapi di sini ada kesulitan dalam mengimplementasikan rangkaian ini dalam bentuk: konstruksi selesai meningkat dengan meningkatnya tegangan operasi kapasitor. Untuk memulainya, kami akan menganalisis opsi yang memungkinkan untuk kapasitor sederhana dari dua pelat yang dipisahkan oleh udara. Gambar 1 menunjukkan pelat kapasitor bermuatan. Jika Anda perlu membuat kapasitor dengan induktansi rendah, maka Anda harus berusaha untuk mempersingkat semua elemen pembawa arus. Selain itu, arah arus di pelat kapasitor selama pelepasan harus berlawanan untuk mengurangi medan magnet. Arah arus tergantung pada tempat elektroda kapasitor terhubung. Induktansi kapasitor akan menjadi yang terkecil jika elektroda kapasitor dihubungkan dengan pelat di tengah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Sebenarnya, menurut skema ini, kapasitor keramik komersial diproduksi. Hanya untuk kapasitor tegangan tinggi pelatnya berbentuk lingkaran untuk menghindari terjadinya pelepasan korona. Opsi yang memungkinkan koneksi elektroda ke pelat kapasitor, serta arah arus selama pelepasan, ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rangkaian pada Gambar 3 sesuai dengan induktansi minimum kapasitor. Menurut skema ini, kapasitor perlu dibuat jika pulsa pompa pendek diperlukan.
Kapasitansi kapasitor datar dihitung dengan rumus:

lapisankapasitor

S adalah luas pelat kapasitor

D adalah ketebalan dielektrik antara pelat kapasitor

Seperti yang dapat dilihat dari rumus, untuk meningkatkan kapasitansi kapasitor, perlu untuk mengurangi ketebalan dielektrik dan menambah luas pelat kapasitor. Dimungkinkan untuk mengurangi ketebalan dielektrik hingga batas tertentu, yang tergantung pada kekuatan dielektrik bahan dielektrik. Di bawah batas ini, kerusakan dielektrik akan terjadi dan kapasitor dapat dibuang. Peningkatan luas pelat menyebabkan peningkatan ukuran kapasitor. Untuk kekompakan kapasitor, pelatnya digulung (teknologi gulungan) atau dirakit menjadi satu paket (teknologi paket).

Teknologi gulungan

Teknologi gulungan untuk pembuatan kapasitor dipahami sebagai metode pengaturan pelat kapasitor, ketika strip panjang pelat digulung, sehingga mengurangi ukuran kapasitor. Secara skematis, kapasitor semacam itu adalah garis strip, yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Untuk membuat kapasitor, Anda memerlukan bungkus plastik, aluminium foil food grade, strip timah dari kaleng (misalnya, "susu kental"), dan selotip. Film polietilen dapat dibeli di pasar konstruksi atau di toko Peralatan Rumah Tangga. Lebih baik mengambil film paling tebal (~200 mikron), meskipun film 100 mikron juga bisa digunakan. Hanya saja konsumsi filmnya akan lebih banyak. Hal utama adalah bahwa permukaan film tidak boleh memiliki goresan dan tusukan. Film polietilen akan berfungsi sebagai dielektrik yang memisahkan pelat kapasitor, dan keandalan kapasitor tergantung pada kualitas permukaan film. Setiap bintik atau rambut di permukaan film akan menjadi sumber pelepasan korona, yang pada akhirnya akan menembus film.
Pertama-tama, Anda perlu menentukan tegangan operasi kapasitor. Pilihan ketebalan film polietilen tergantung pada ini. Kekuatan dielektrik polietilen berada pada kisaran 40 - 60 kV/mm. Ini berarti bahwa dengan ketebalan film 100 m, tegangan operasi pembatas kapasitor akan ~ 5 kV.
Dengan ketebalan film 200 m, tegangan operasi pembatas kapasitor akan ~ 10 kV. Untuk meningkatkan tegangan operasi, Anda hanya perlu menggunakan beberapa lapisan film yang dilapiskan satu di atas yang lain.
Kami akan membuat kapasitor sesuai dengan skema Gambar 3 (lihat di atas).

Masing-masing pelat kapasitor akan ditempatkan dalam amplop film polietilennya sendiri. Amplop adalah strip film polietilen dengan ukuran sewenang-wenang yang dilipat menjadi dua. Semakin panjang strip, semakin tinggi kemungkinan kapasitansi kapasitor. Lebar strip dibuat agak lebih besar dari lebar pelat kapasitor untuk mencegah terjadinya pelepasan udara di antara pelat kapasitor.

Elektroda kapasitor dipotong dari kaleng kaleng dalam bentuk strip persegi panjang ~ lebar 1 cm Panjang strip timah sewenang-wenang, tetapi tidak kurang dari lebar film polietilen. Untuk mencegah pelepasan korona, ujung strip timah dibulatkan dengan kikir (Gbr. 7 di bawah). Untuk mengurangi resistensi aktif, strip timah dibungkus dengan beberapa lapis aluminium foil (Gbr. 8 di bawah).
Untuk mencegah terjadinya pelepasan percikan antara elektroda kapasitor, strip timah dibungkus di salah satu ujungnya dengan beberapa lapisan film polietilen, yang diperbaiki dengan pita perekat (Gbr. 9 di bawah).

Pelat kapasitor dipotong dalam bentuk strip aluminium foil persegi panjang. Dimensi lapisan dibuat sedemikian rupa sehingga agak ukuran lebih kecil amplop polietilen. Ujung strip aluminium dibulatkan dengan gunting untuk mencegah pelepasan korona.
Elektroda dipasang pada lapisan dengan pita perekat seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pelat kapasitor ditempatkan pada film polietilen seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kemudian film plastik dilipat menjadi dua seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pelat kapasitor kedua disiapkan dengan cara yang sama.
Sekarang Anda dapat menggulung strip menjadi gulungan. Jika strip polietilen sangat panjang, maka lebih mudah untuk menggulung gulungan di lantai ruangan.
Satu amplop film polietilen dengan pelat kapasitor tersebar di lantai dan amplop kedua dengan pelat kapasitor ditempatkan di atasnya sehingga kedua pelat sejajar satu sama lain (Gambar di bawah).

Gulungan digulung mulai dari elektroda, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Karena aluminium foil dalam amplop polietilen tidak terpasang, saat menggulung gulungan, harus diperhatikan bahwa pelat kapasitor tetap sejajar satu sama lain dan tidak merangkak keluar dari film polietilen. Gulungan yang terlipat ditarik sekencang mungkin dengan pita perekat, yang tidak hanya berfungsi sebagai pengikat, tetapi juga memperbaiki gulungan, mencegah film polietilen terlepas.
Kapasitor yang diproduksi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Untuk mencegah kerusakan melalui udara, elektroda kapasitor sedikit ditekuk satu sama lain. Tetapi lebih baik memasang pelat Plexiglas setebal 3-4 mm di antara elektroda kapasitor pada tegangan operasi kapasitor lebih dari 10 kV. Dimensi pelat dipilih berdasarkan tegangan operasi kapasitor. Tujuan dari pelat plexiglass adalah untuk mengurangi kekuatan medan listrik antara elektroda kapasitor dan dengan demikian mencegah kerusakan interelektroda melalui udara.
Kapasitansi kapasitor yang diproduksi dapat diukur dengan meteran LC digital.

Teknologi batch

Teknologi pembuatan batch kapasitor dipahami sebagai metode pengaturan pelat kapasitor, ketika strip pendek pelat ditumpangkan satu sama lain, membentuk paket.

Secara skematis, kapasitor seperti itu ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

oleh sebagian besar secara sederhana pembuatan kapasitor menggunakan teknologi batch akan menggunakan getinax foil dua sisi, yang dapat dibeli di pasar radio atau di toko (misalnya, Chip dan Dip). Getinak yang digagalkan dua sisi adalah kapasitor yang hampir selesai (Gbr. 1 di bawah). Tetap hanya untuk menghapus strip tembaga di sekeliling lembaran dari kedua sisi (Gbr. 2 di bawah) untuk mencegah kerusakan interelektroda di udara dan menghubungkan elektroda ke kedua permukaan lembaran (Gbr. 3 di bawah).
Semuanya! Kapasitor sudah siap!

Tentu saja, kapasitansi kapasitor semacam itu akan kecil. Tetapi jika Anda meletakkan beberapa lembar di atas satu sama lain, menghubungkan plus ke plus, dan minus ke minus, Anda bisa mendapatkan kapasitas yang signifikan. Sayangnya, getinaks, serta textolite, bukan yang terbanyak bahan terbaik untuk teknologi tegangan tinggi. Kekuatan dielektrik bahan ini adalah ~ 18 kV/mm. Ini berarti bahwa lembaran foil getinax setebal 1,5 mm yang paling umum yang dijual dapat diisi hingga ~ 20 kV. Dengan tegangan pengisian yang lebih tinggi, kemungkinan kerusakan getinax meningkat. Selain itu, biaya pembuatan kapasitor buatan sendiri seperti itu akan sangat tinggi jika diperlukan kapasitas yang besar.
Lebih murah, tetapi melelahkan, adalah pembuatan kapasitor tegangan tinggi menggunakan film plastik dan aluminium foil food grade. Di bawah ini adalah varian dari teknik pembuatan kapasitor menggunakan teknologi batch.

Pertama-tama, kami menentukan tegangan operasi kapasitor, yang menentukan pilihan ketebalan film plastik. Biarkan saya mengingatkan Anda sekali lagi bahwa kekuatan dielektrik polietilen berada di kisaran 40 - 60 kV / mm. Untuk pembuatan kapasitor besar, sejumlah besar aluminium foil dan film polietilen akan diperlukan. Selain itu, Anda akan membutuhkan dua lembar dielektrik tebal (4 - 5 mm) (plexiglass digunakan dalam produk buatan saya) untuk mengikat paket kapasitor.
Setiap pelat kapasitor adalah strip aluminium foil, yang ujungnya dibulatkan dengan gunting untuk mencegah pelepasan korona. Setiap pelat dihubungkan ke pelat lain dengan polaritas yang sama melalui strip kontak, yang dipotong dari aluminium foil dan dipasang dengan pita perekat pada pelat (gambar di bawah).

Sebuah strip dipotong dari film polietilen, yang dimensinya beberapa lebih banyak ukuran pelat kapasitor. Sepotong aluminium foil dipasang pada film menggunakan pita perekat (gambar di bawah).

Kemudian film dilipat dua, membentuk lapisan dielektrik di kedua sisi pelat kapasitor (gambar di bawah).

Sebuah pelat kapasitor dengan polaritas yang berlawanan juga dibuat. Kemudian pelat ditumpangkan satu sama lain (gambar di bawah).

Pada prinsipnya, kapasitor sudah siap. Anda hanya perlu menekan pelat satu sama lain dengan bantuan pelat dielektrik dan menarik seluruh paket. Namun, kapasitansi kapasitor akan diabaikan. Untuk meningkatkan kapasitansi, Anda perlu menambah jumlah pelat kapasitor. Penampang kapasitor dengan beberapa pelat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Menurut skema ini, Anda dapat membuat kapasitor untuk kapasitas dan tegangan operasi apa pun. Setidaknya 1.000.000 V. Batasan mendasar adalah ukuran ruangan tempat kapasitor akan ditempatkan. Ketika kapasitansi meningkat, demikian juga ukuran kapasitor. Bahkan jika tegangan operasi adalah 20 kV, peningkatan kapasitansi akan menyebabkan kapasitor berputar ...

... kapasitor berputar ...

... menjadi nakas elegan untuk interior ruangan.

Dan semakin tebal paket pelat kapasitor, semakin banyak upaya yang diperlukan untuk melepaskannya. Pelat dielektrik yang tebal akan membantu memfasilitasi kontraksi paket, di mana seluruh paket pelat ditempatkan.

Sebagai pilihan, gambar di bawah ini menunjukkan dua pelat Plexiglas setebal 5 mm, yang akan berfungsi sebagai wadah kapasitor dan memadatkan paket pelat. Di pelat atas, partisi pemisah interelektroda dengan alur untuk ikatan plastik direkatkan di seluruh panjangnya.

Seluruh paket pelat ditempatkan di pelat dielektrik bawah, dan pelat atas ditumpangkan pada paket. Kemudian, sebanyak mungkin, pelat atas ditekan (dengan lengan, kaki, perut, dll.) ke pelat bawah. Pelat yang dikencangkan diperbaiki dengan ikatan plastik.
Paket pelat kapasitor yang sudah dikencangkan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Setelah mengencangkan dan memperbaiki paket, Anda dapat memperbaiki strip kontak pelat kapasitor. Skema untuk mengencangkan strip kontak ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Keuntungan dari kapasitor "kering", dibuat sesuai dengan teknologi gulungan atau paket yang dijelaskan di atas, adalah sedikit kebocoran muatan listrik, yang penting ketika kapasitor beroperasi di sirkuit frekuensi tinggi. Namun, kapasitor semacam itu juga memiliki kelemahan yang signifikan, yaitu adanya udara di antara pelat. Tidak peduli seberapa kuat kompresi pelat, akan selalu ada udara di antara mereka. Dengan sendirinya, keberadaan udara sama sekali tidak mempengaruhi karakteristik energi kapasitor. Kapasitor "kering" dapat digunakan sebagai kapasitor penyimpanan, yang berfungsi untuk menghaluskan riak tegangan yang diperbaiki hingga 1 kV. Namun, dengan peningkatan tegangan pengisian, udara mulai terionisasi, yang memanifestasikan dirinya dalam karakteristik desis kapasitor ketika terhubung ke sumber tegangan > 10 kV. Desisan tersebut disebabkan oleh terjadinya pelepasan korona, yang pada akhirnya menyebabkan putusnya dielektrik antara pelat kapasitor. Dan jika Anda menggunakan kapasitor dalam mode hubung singkat, yang khas untuk pengoperasian kapasitor berdenyut, maka manifestasi pelepasan korona akan maksimal. Bahkan dengan permukaan film yang ideal antara pelat kapasitor, pelepasan korona akan terjadi di sepanjang tepi aluminium foil pada saat pengosongan cepat kapasitor, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Pancaran pelepasan korona dalam kapasitor buatan sendiri dapat dilihat di ruangan yang gelap.

Karena terjadinya pelepasan korona, kapasitor tegangan tinggi komersial selalu direndam dalam dielektrik cair, yang, pertama, memiliki kekuatan dielektrik yang lebih besar daripada udara, dan kedua, meningkatkan kapasitansi kapasitor, karena konstanta dielektrik cairan apa pun dielektrik lebih tinggi dari udara. Selain itu, kapasitor tegangan tinggi dengan tegangan operasi puluhan kilovolt tidak pernah dibuat dalam bentuk gulungan tunggal atau paket terpisah. Jika diperlukan untuk membuat kapasitor tegangan tinggi, maka itu dirakit dari beberapa bagian (gulungan atau paket), yang saling berhubungan secara paralel untuk meningkatkan kapasitansi dan secara seri untuk meningkatkan tegangan operasi. Selain itu, tegangan operasi setiap bagian tidak melebihi 10 kV. Semua bagian kapasitor yang dirakit ditempatkan dalam wadah yang kuat dan diisi dengan dielektrik cair.
Minyak digunakan sebagai dielektrik cair, yang dapat berupa mineral (minyak bumi), atau nabati (jarak), atau sintetis (misalnya, silikon). Masing-masing minyak memiliki pro dan kontra, yang tidak terlalu penting untuk desain improvisasi. Jika ada keinginan untuk merendam kapasitor buatan sendiri dalam minyak, maka sama sekali tidak perlu menyimpan, misalnya, dengan minyak jarak, yang dapat dibeli di apotek. Minyak nabati yang dapat dimakan seperti Oleina, Milora, dll., yang akan lebih murah, sangat cocok. Misalnya, kapasitor gulungan dapat dimasukkan ke dalam toples kaca dan diisi dengan minyak (gambar di bawah).

Sangat menggoda untuk menggunakan gliserol (ε 40) atau air suling (ε 80) sebagai dielektrik cair. Cairan ini meningkatkan kapasitansi kapasitor dengan urutan besarnya. Sayangnya, baik gliserin dan air memiliki resistivitas yang relatif rendah, yang akan melangsir sumber tegangan tinggi yang memiliki keluaran resistansi tinggi (misalnya, pengganda tegangan dioda-kapasitor). Sederhananya, kapasitor akan menutup catu daya, dan tidak akan ada tegangan tinggi. Namun, gliserin dan air berhasil digunakan dalam kapasitor tegangan tinggi berdenyut. Caranya adalah kapasitor diisi bukan dari sumber tegangan konstan, tetapi dari generator tegangan berdenyut (GVP).

Desain kapasitor pulsa adalah saluran koaksial yang terdiri dari dua tabung duralumin, yang di antaranya dituangkan gliserin atau air suling.

1 - tabung logam luar dan dalam

2 - dielektrik cair (gliserin atau air)

3 - kontak tabung logam bagian dalam

4 - colokan dielektrik

5 - lubang untuk pengisian dielektrik

Cairan dielektrik dituangkan ke dalam kapasitor melalui lubang yang dibuat di ujung tabung luar.

Rasio diameter tabung duralumin akan menentukan kapasitansi kapasitor sesuai dengan rumus kapasitansi kapasitor silinder:

Dimana C adalah kapasitansi kapasitor

adalah permitivitas relatif dielektrik antara

lapisankapasitor

0 - permitivitas mutlak sama dengan 8,85x10 -12 F / m

L - panjang tabung kondensor

r 2 - jari-jari tabung luar kondensor

R 1 - jari-jari ban dalam kondensor

Diagram koneksi kapasitor koaksial berdenyut ditunjukkan pada gambar di bawah ini.