Vadu kondensators. Pašdarināts lāzers - augstsprieguma kondensators

Kā izveidot kondensatoru?

Katra no mums dvēselē dzīvo izgudrotājs, un tāpēc radioamatieru darbība ir diezgan populārs hobijs. Pašražošana radio komponenti - viena no interesantākajām šī hobija sastāvdaļām. Šajā rakstā mēs runāsim par to, kā mājās izgatavot kondensatoru ar savām rokām.

materiāliem

Lai izgatavotu kondensatoru, mums ir nepieciešams:

folija,
dzelzs,
papirusa papīrs,
parafīns,
šķiltavas.

Folijai nav nepieciešama papildus sagatavošana, bet ar pēdējo trīs komponentu palīdzību jāizgatavo vaskots papīrs.

Ražošana

Tātad, materiāli ir sagatavoti, ķersimies pie darba:

Karsējam parafīnu un rūpīgi apstrādājam papirusa papīru.
Salokām to "akordeonā", kura katras sekcijas platums ir aptuveni 30 mm. Ermoņiku slāņu skaits nosaka kondensatora kapacitāti, katrs slānis atbilst aptuveni 100 pF.
Katrā sekcijā ievietojam folijas gabalu ar laukumu 30x45 mm.
Akordeonu salokām un gludinām ar siltu gludekli.
Viss, kondensators ir gatavs! Folijas gabaliņi, kas parādās, ir mūsu kondensatora savienojošie kontakti, caur kuriem to var savienot ar ķēdi.

Mēs ieguvām visvienkāršāko mājsaimniecības kondensatoru, taču ir vērts atzīmēt, ka jo biezāka un labāka ir folija, jo tā būs augstsprieguma. Tomēr mēs vēršam jūsu uzmanību uz to, ka labāk nemēģināt mājās izgatavot kondensatoru, kas var izturēt vairāk nekā 50 kV. "Amatieru profesionāļi" iesaka, ja vēlaties pietuvoties šai vērtībai, izmantojiet laminēšanas maisiņus kā dielektriķi, bet to sildīšanai būs nepieciešams laminētājs.

Šis elements pamatoti tiek uzskatīts par īpaši universālu, jo to var vienlaikus izmantot dažādu ierīču ražošanā un remontā. Un pat tad, ja nav grūti to iegādāties gatavā veidā, daudzi amatieru amatnieki labprāt eksperimentē, mēģinot vai pat veiksmīgi izgatavot kondensatoru ar savām rokām. Viss, kas nepieciešams, lai izveidotu mājās gatavotu kondensatoru, ir sīki aprakstīts iepriekš, un principā nevajadzētu rasties grūtībām ar kādu no nepieciešamajiem elementiem, jo tos var atrast saimniecībā vai, sliktākajā gadījumā, brīvā pārdošanā. . Vienīgais izņēmums, iespējams, var būt parafīna papīrs, ko parasti izgatavo neatkarīgi, izmantojot tādus materiālus kā parafīns, papiruss un vienreizējās lietošanas šķiltavas (alternatīvi varat izmantot jebkuru citu drošu atklātas liesmas avotu).

Tātad, lai pareizi apstrādātu papīru, rūpīgi jāuzsilda parafīns ar uguni un tā mīkstinātā daļa jāstaigā pa visu papirusa virsmu no abām pusēm. Kad darbs ir pabeigts un materiāls ir pareizi sacietējis, iegūtais parafīna papīrs ir jāsaloka ar akordeonu (kas nozīmē šķērsvirziena virzību). Paņēmiens ir izplatīts, taču tas ietver noteikta pakāpiena saglabāšanu (ik pēc trim centimetriem), un, lai locījuma līnija būtu pēc iespējas precīzāka, vēlams pirmo sloksni iezīmēt ar vienkāršu zīmuli vēl pirms inicializācijas. Varat turpināt tādā pašā veidā, pilnībā izvelkot visu lapu, vai arī varat rīkoties, koncentrējoties tikai uz pirmo segmentu (kā jums ir ērti). Kas attiecas uz nepieciešamo slāņu skaitu, šo rādītāju nosaka tikai nākotnes produkta jauda.

Šajā posmā izveidotais akordeons kādu laiku jānoliek malā, lai turpinātu taisnstūrveida folijas gabalu sagatavošanu, kuru izmēriem šajā gadījumā jāatbilst datiem 3 reizes 4,5 centimetri. Šīs sagataves ir nepieciešamas kondensatora metāla slāņa izveidošanai, tāpēc iepriekšminētā darba beigās folija tiek ievietota visos akordeona slāņos, pārliecinoties, ka tā vienmērīgi pieguļ, pēc tam pāriet uz salocītās sagataves gludināšanu. ar parasto gludekli. Parafīnam un folijai vajadzētu darīt savu darbu, nodrošinot spēcīgu saikni savā starpā (citas metodes kondensatora lodēšanai mājās netiek praktizētas), pēc tam kondensatoru var uzskatīt par pilnīgi gatavu. Kas attiecas uz folijas elementiem, kas izvirzīti ārpus bijušā akordeona, tas nedrīkst radīt bažas, jo tiem ir savienojošo kontaktu loma.

Tieši ar šo mazo fragmentu palīdzību ar savām rokām kondensatoru var pilnībā izmantot, pievienojot to elektriskajai ķēdei. Protams, mēs runājam par primitīvu ierīci, un, lai kaut kā palielinātu tās veiktspēju, ir jāizmanto augstākas kvalitātes folija ar augstu blīvumu, lai gan šeit ir ārkārtīgi svarīgi to nepārspīlēt, jo ir noteikti ierobežojumi. spriegums, ko izmanto šāda veida amatniecībai pieaugušajiem. Tā, piemēram, labāk neeksperimentēt, mēģinot ar savām rokām izgatavot kondensatoru, kas spēj pieņemt pārāk augstu spriegumu (vairāk nekā 50 voltus), lai gan dažiem "pašdarinātajiem" izdodas apiet šo problēmas pusi. standarta dielektriķu vietā izmantojot laminēšanas maisiņus, kā arī laminatoru drošai lodēšanai.

Pašdarināta kondensatora izgatavošanai ir vairākas citas metodes, un viena no tām ietver darbu ar augstāku spriegumu. Uz to var attiecināt slaveno tehniku "Stikls", kuras nosaukums cēlies no izmantotā improvizētā instrumenta - slīpēta stikla. Šis elements ir nepieciešams ietīšanai ar foliju ar iekšējo un ārpusē, un tas jādara tā, lai izmantotā materiāla fragmenti nesaskartos viens ar otru. Pats dizains jau "samontētā" formā obligāti paredz izejmateriālu klātbūtni, pēc kura to var uzskatīt par pilnībā gatavu lietošanai paredzētajam mērķim. Tajā pašā laikā, iekļaujot to ķēdē, ir rūpīgi jāievēro visi nepieciešamie drošības pasākumi, lai izvairītos no iespējamām negatīvām sekām.

Varat arī mēģināt izveidot savas rokas un uzlabot dizainu, izmantojot improvizētus līdzekļus, piemēram, tāda paša izmēra stikla plāksnes, to pašu veco labo augsta blīvuma foliju un epoksīda sveķi paredzēti, lai droši savienotu uzskaitītos materiālus savā starpā. Šāda pašdarināta kondensatora neapšaubāma priekšrocība ir tā, ka tas spēj veikt vairāk kvalitatīvs darbs, kā saka, "bez sadalījuma". Taču, kā zināms, medus mucā parasti neiztikt bez mušiņas, un šajā gadījumā tas ir tieši saistīts ar vienu būtisku šī izgudrojuma trūkumu, kas slēpjas tā vairāk nekā iespaidīgajos izmēros, kas padara šādu glabāšanu. "koloss" mājās nav ļoti ērts un racionāls.

Prasības samazināt radio komponentu izmērus, vienlaikus tos palielinot tehniskās specifikācijas noveda pie liela skaita ierīču rašanās, kuras mūsdienās tiek izmantotas visur. Tas pilnībā ietekmēja kondensatorus. Tā sauktie jonistori jeb superkondensatori ir elementi ar lielu jaudu (šī indikatora diapazons ir diezgan plašs no 0,01 līdz 30 faradiem) ar uzlādes spriegumu no 3 līdz 30 voltiem. Tomēr to izmērs ir ļoti mazs. Un, tā kā mūsu sarunas priekšmets ir jonists, ko dari pats, vispirms ir jātiek galā ar pašu elementu, tas ir, kas tas ir.

Ionistr. dizaina iezīmes

Faktiski tas ir parasts kondensators ar lielu kapacitāti. Bet jonistoriem ir augsta pretestība, jo elementa pamatā ir elektrolīts. Šis ir pirmais. Otrais ir neliels uzlādes spriegums. Lieta tāda, ka šajā superkondensatorā plāksnes atrodas ļoti tuvu viena otrai. Tas ir tieši iemesls samazinātam spriegumam, taču šī iemesla dēļ kondensatora kapacitāte palielinās.

Rūpnīcas jonistika ir izgatavota no dažādiem materiāliem. Oderes parasti ir izgatavotas no folijas, kas ierobežo atdalīšanas darbības sauso vielu. Piemēram, aktivētā ogle (lielām plāksnēm), metālu oksīdi, polimēru vielas, kurām ir augsta elektrovadītspēja.

Mēs savācam jonistru ar savām rokām

Ionistra salikšana ar savām rokām nav tā vienkāršākā lieta, taču to joprojām var izdarīt mājās. Ir vairāki modeļi, kur tādi ir dažādi materiāli. Mēs piedāvājam vienu no tiem. Šim nolūkam jums būs nepieciešams:

metāla kafijas burka (50 g);
aktivēto ogli, ko pārdod aptiekās, var aizstāt ar sasmalcinātas ogles elektrodiem;
divi vara plāksnes apļi;
vate

Pirmais solis ir sagatavot elektrolītu. Lai to izdarītu, vispirms aktīvā ogle jāsasmalcina pulverī. Pēc tam pagatavo fizioloģisko šķīdumu, kuram 100 g ūdens jāpievieno 25 g sāls, un visu kārtīgi samaisa. Tālāk šķīdumam pakāpeniski pievieno aktīvās ogles pulveri. Tās daudzums nosaka elektrolīta konsistenci, tai jābūt tikpat blīvai kā tepei.

Pēc tam gatavo elektrolītu uzklāj uz vara apļiem (vienā pusē). Lūdzu, ņemiet vērā, ka jo biezāks ir elektrolīta slānis, jo lielāka ir jonistra kapacitāte. Un vēl viena lieta, uzklātā elektrolīta biezumam uz diviem apļiem jābūt vienādam. Tātad, elektrodi ir gatavi, tagad tie jānorobežo ar materiālu, kas laiž cauri elektrisko strāvu, bet nelaiž cauri ogļu pulveri. Šim nolūkam tiek izmantota parasta vate, lai gan šeit ir daudz iespēju. Kokvilnas slāņa biezums nosaka metāla kafijas burkas diametru, tas ir, visai šai elektrodu struktūrai tajā vajadzētu viegli iekļauties. Līdz ar to principā ir jāizvēlas pašu elektrodu izmēri (vara apļi).

Atliek tikai savienot pašus elektrodus ar spailēm. Viss, dari pats jonists un pat mājās, ir gatavs. Šim dizainam nav ļoti lielas jaudas - ne augstāka par 0,3 faradiem, un uzlādes spriegums ir tikai viens volts, taču tas ir īsts jonistrs.

Secinājums par tēmu

Ko vēl var teikt papildus par šo elementu. Ja mēs to salīdzinām, piemēram, ar niķeļa-metāla hidrīda tipa akumulatoru, tad ionistr var viegli noturēt elektroenerģijas padevi līdz pat 10% no akumulatora jaudas. Turklāt sprieguma kritums tajā notiek lineāri, nevis pēkšņi. Bet elementa uzlādes līmenis ir atkarīgs no tā tehnoloģiskā mērķa.

Strukturāli tā ir divu vadītāju un dielektriķa "sviestmaize", kas var būt vakuums, gāze, šķidrums, organiska vai neorganiska cieta viela. Pirmos sadzīves kondensatorus (stikla burkas ar skrotis, līmētas ar foliju) 1752. gadā izgatavoja M. Lomonosovs un G. Rihters.

Kas var būt interesants kondensatorā? Sākot darbu pie šī raksta, es domāju, ka varētu apkopot un apkopot visu par šo primitīvo detaļu. Bet, iepazīstot kondensatoru, pārsteigts sapratu, ka nevarēs izstāstīt pat simto daļu no visiem tajā slēptajiem noslēpumiem un brīnumiem...

Kondensatoram jau ir pāri 250 gadiem, bet novecot pat nedomā ātrāk nekā viņi, vienlaikus attīstot lielāku jaudu. - Ar strauju kondensatora izlādi var iegūt lielas jaudas impulsu, piemēram, foto zibspuldzēs, impulsu lāzeros ar optisko sūknēšanu un kolaideros. Gandrīz jebkurā ierīcē ir kondensatori, tādēļ, ja jums nav jaunu kondensatoru, varat tos izmest eksperimentiem.

Kondensatora uzlāde ir vienas tās plāksnes lādiņa absolūtā vērtība. To mēra kulonos un ir proporcionāls papildu (-) vai trūkstošo (+) elektronu skaitam. Lai savāktu 1 kulona lādiņu, nepieciešami 6241509647120420000 elektroni. Ūdeņraža burbulī, sērkociņa galviņas lielumā, to ir aptuveni tikpat daudz.

Tā kā spēju uzkrāt lādiņus pie elektroda ierobežo to savstarpējā atgrūšanās, to pārnešana uz elektrodu nevar būt bezgalīga. Tāpat kā jebkurai krātuvei, kondensatoram ir precīzi noteikta jauda. Tā to sauc - elektriskā kapacitāte. To mēra farādos un plakanam kondensatoram ar plāksnēm ar laukumu S(katrs), kas atrodas attālumā d, kapacitāte ir Sε 0 ε/d(pie S>> d), kur ε ir relatīvā caurlaidība, un ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kondensatora kapacitāte arī ir q/U, kur q ir pozitīvais lādiņš, U ir spriegums starp plāksnēm. Kapacitāte ir atkarīga no kondensatora ģeometrijas un dielektriķa dielektriskās konstantes un nav atkarīga no plākšņu lādiņa.

Uzlādētā vadītājā lādiņi cenšas izkliedēties viens no otra, cik vien iespējams, un tāpēc atrodas nevis kondensatora biezumā, bet gan metāla virsmas slānī, kā benzīna plēve uz ūdens virsmas. Ja divi vadītāji veido kondensatoru, tad šie liekie lādiņi tiek savākti viens pret otru. Tāpēc gandrīz viss kondensatora elektriskais lauks ir koncentrēts starp tā plāksnēm.

Uz katras plāksnes lādiņi ir sadalīti tā, lai būtu prom no kaimiņiem. Un tie ir diezgan ietilpīgi: gaisa kondensatorā ar attālumu starp plāksnēm 1 mm, uzlādēts līdz 120 V, vidējais attālums starp elektroniem ir vairāk nekā 400 nanometri, kas ir tūkstošiem reižu lielāks nekā attālums starp atomiem (0,1). -0,3 nm), un tas nozīmē, ka miljoniem virsmas atomu ir tikai viens papildu (vai trūkst) elektrons.

Ja samazināt attālumu starp plāksnēm, tad pieaugs pievilkšanas spēki, un pie tāda paša sprieguma lādiņi uz plāksnēm varēs "satikt" blīvāk. Jauda palielināsies kondensators. Un to darīja nenojaušais Leidenas van Mušenbruka universitātes profesors. Pasaulē pirmā kondensatora (vācu priesteris fon Kleists izgudroja 1745. gadā) biezu sienu pudeli viņš nomainīja pret plānu stikla burku. Viņš to uzlādēja un pieskārās tam, un, pamostoties pēc divām dienām, viņš teica, ka nepiekritīs eksperimentu atkārtot, pat ja par to būtu apsolīts Francijas karaliste.

Ja starp plāksnēm ievieto dielektriķi, tie to polarizē, tas ir, piesaistīs pretējus lādiņus, no kuriem tas sastāv. Šajā gadījumā būs tāds pats efekts, it kā plāksnes būtu tuvāk. Dielektriķi ar augstu relatīvo caurlaidību var uzskatīt par labu elektriskā lauka nesēju. Bet neviens transportētājs nav ideāls, tāpēc, lai arī kādu brīnišķīgu dielektriķi mēs pievienotu esošajam, kondensatora kapacitāte tikai samazināsies. Jūs varat palielināt kapacitāti tikai tad, ja pievienojat dielektrisku (vai vēl labāk - vadītāju) tā vietā jau esošs, bet ar mazāku ε.

Dielektriķos gandrīz nav bezmaksas maksas. Visi tie ir fiksēti vai nu kristāliskajā režģī, vai molekulās - polārās (attēlo dipolus) vai nē. Ja ārējā lauka nav, dielektriķis ir nepolarizēts, dipoli un brīvie lādiņi ir izkliedēti nejauši, un dielektriķim nav sava lauka. elektriskajā laukā tas ir polarizēts: dipoli ir orientēti gar lauku. Tā kā molekulāro dipolu ir daudz, tad, kad tie ir orientēti, blakus esošo dipolu plusi un mīnusi dielektriķa iekšpusē kompensē viens otru. Nekompensēti paliek tikai virsmas lādiņi - uz vienas virsmas - viena, uz otras - otra. Bezmaksas maksas ārējā laukā arī dreifē un atsevišķi.

Šajā gadījumā dažādi polarizācijas procesi notiek dažādos ātrumos. Viena lieta ir elektronu čaulu pārvietošanās, kas notiek gandrīz acumirklī, cita lieta ir molekulu, īpaši lielu, rotācija, un trešā ir brīvo lādiņu migrācija. Pēdējie divi procesi acīmredzami ir atkarīgi no temperatūras un šķidrumos notiek daudz ātrāk nekā cietās vielās. Ja dielektriķis tiek uzkarsēts, dipolu rotācijas un lādiņu migrācija paātrinās. Ja lauks ir izslēgts, arī dielektriķa depolarizācija nenotiek uzreiz. Tas kādu laiku paliek polarizēts, līdz termiskā kustība izkliedē molekulas to sākotnējā haotiskajā stāvoklī. Tāpēc kondensatoriem, kur polaritāte pārslēdzas ar augstu frekvenci, ir piemēroti tikai nepolārie dielektriķi: fluoroplasts, polipropilēns.

Ja izjauksit uzlādētu kondensatoru un pēc tam to saliksit (ar plastmasas pinceti), enerģija nekur nepazudīs, un gaismas diode varēs mirgot. Tas pat mirgos, ja pievienosit to kondensatoram izjauktā stāvoklī. Tas ir saprotams - demontāžas laikā lādiņš no plāksnēm nekur nepazuda, un spriegums pat palielinājās, jo kapacitāte samazinājās un tagad plāksnes pārsprāgst ar lādiņiem. Pagaidiet, kā pieauga šī spriedze, jo tad pieaugs arī enerģija? Patiešām, mēs piešķīrām sistēmai mehānisko enerģiju, pārvarot plākšņu Kulona pievilcību. Faktiski tas ir elektrifikācijas triks ar berzi - piesaistīt elektronus attālumā, kas atbilst atomu izmēram, un vilkt tos makroskopiskā attālumā, tādējādi palielinot spriegumu no dažiem voltiem (un tāds ir spriegums ķīmiskajās saitēs ) līdz desmitiem un simtiem tūkstošu voltu. Tagad ir skaidrs, kāpēc sintētiskā jaka nav šokēta, kad to valkā, bet tikai tad, kad to novelk? Stop, kāpēc ne līdz miljardiem? Decimetrs ir miljards reižu lielāks par angstremu, uz kura mēs izrāvām elektronus? Jā, jo lādiņa pārvietošanas darbs elektriskajā laukā ir vienāds ar Eq integrāli virs d, un tieši šis E pakāpeniski vājinās līdz ar attālumu. Un ja uz visa decimetra starp jaku un degunu būtu tāds pats lauks kā molekulu iekšienē, tad uz deguna noklikšķinātu miljards voltu.

Eksperimentāli pārbaudīsim šo fenomenu - sprieguma pieaugumu, kad kondensators ir izstiepts. Es uzrakstīju vienkāršu Visual Basic programmu, lai saņemtu datus no mūsu kontrollera PMK018 un parādītu tos ekrānā. Kopumā ņemam divas 200x150 mm tekstolīta plāksnes, kas no vienas puses pārklātas ar foliju, un pielodējam vadus, kas iet uz mērīšanas moduli. Tad uz vienas no tām uzliekam dielektriķi - papīra loksni - un pārklājam ar otru plāksni. Plāksnes nepieguļ cieši, tāpēc ar pildspalvas korpusu uzspiežam uz augšu (ja spiežat ar roku, var radīt traucējumus).

Mērīšanas shēma ir vienkārša: potenciometrs R1 iestata spriegumu (mūsu gadījumā tas ir 3 volti), kas tiek piegādāts kondensatoram, un poga S1 kalpo, lai to pievienotu kondensatoram vai nepievienotu.

Tātad, nospiediet un atlaidiet pogu - mēs redzēsim diagrammu, kas parādīta kreisajā pusē. Kondensators ātri izlādējas caur osciloskopa ieeju. Tagad mēģināsim atbrīvot spiedienu uz plāksnēm izlādes laikā - grafikā (labajā pusē) redzēsim sprieguma maksimumu. Tas ir tikai vēlamais efekts. Šajā gadījumā attālums starp kondensatora plāksnēm palielinās, kapacitāte samazinās, un tāpēc kondensators sāk izlādēties vēl ātrāk.

Šeit es par to nopietni domāju.. Šķiet, ka mēs esam uz lieliska izgudrojuma robežas ... Galu galā, ja uz tām palielinās spriegums, kad plāksnes tiek pārvietotas viena no otras, un lādiņš paliek nemainīgs, tad jūs varat ņemt divus kondensatorus, uzspiediet uz viena no tiem plāksnes un maksimālās izplešanās punktā pārsūtiet lādiņu uz fiksētu kondensatoru. Pēc tam atgrieziet plāksnes savās vietās un atkārtojiet to pašu apgrieztā secībā, nospiežot otru kondensatoru. Teorētiski spriegums uz abiem kondensatoriem ar katru ciklu palielināsies par noteiktu skaitu reižu. Lieliska idejaģeneratoram! Būs iespējams izveidot jaunu dizainu vējdzirnavas, turbīnas un visu to! Tātad, lieliski ... ērtības labad varat to visu novietot uz diviem diskiem, kas rotē pretējos virzienos .... ak, kas tas ir... ak, šī ir skolas elektrofora iekārta! 🙁

Tas neiesakņojās kā ģenerators, jo ir neērti rīkoties ar šādiem spriegumiem. Bet nanomērogā lietas var mainīties. Magnētiskās parādības nanostruktūrās ir daudzkārt vājākas nekā elektriskās, un tur esošie elektriskie lauki, kā jau redzējām, ir milzīgi, tāpēc molekulārā elektrofora iekārta var kļūt ļoti populāra.

Kondensators kā enerģijas krātuve

Ir ļoti viegli pārliecināties, ka enerģija tiek uzkrāta mazākajā kondensatorā. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešama caurspīdīga sarkana gaismas diode un pastāvīgas strāvas avots (9 voltu akumulators ir labs, bet, ja kondensatora nominālais spriegums ļauj, labāk ir ņemt lielāku). Pieredze ir uzlādēt kondensatoru un pēc tam pievienot tam LED (neaizmirstiet par polaritāti) un skatīties, kā tas mirgo. V tumša istaba zibspuldze ir redzama pat no desmitiem pikofaradu kondensatoriem. Tas ir aptuveni simts miljonu elektronu, kas izstaro simts miljonus fotonu. Tomēr tas nav ierobežojums, jo cilvēka acs spēj pamanīt daudz vājāku gaismu. Es vienkārši neatradu vēl mazāk ietilpīgus kondensatorus. Ja rēķins tika nosūtīts uz tūkstošiem mikrofaradu, apžēlojieties par LED un tā vietā saīsiniet kondensatoru ar metāla priekšmetu, lai redzētu dzirksteli - acīmredzamu pierādījumu par enerģijas klātbūtni kondensatorā.

Uzlādēta kondensatora enerģija daudzējādā ziņā darbojas kā potenciālā mehāniskā enerģija - saspiestas atsperes enerģija, kas pacelta līdz slodzes vai ūdens tvertnes augstumam (un induktora enerģija, gluži pretēji, ir līdzīga kinētiskajai enerģijai). . Kondensatora spēja uzkrāt enerģiju jau sen tiek izmantota, lai nodrošinātu ierīču nepārtrauktu darbību īslaicīgu barošanas sprieguma kritumu laikā - no pulksteņiem līdz tramvajiem.

Kondensators tiek izmantots arī, lai uzglabātu "gandrīz mūžīgu" enerģiju, ko rada kratīšana, vibrācija, skaņa, radioviļņu vai elektrotīklu noteikšana. Pamazām no tik vājiem avotiem uzkrātā enerģija ilgākā laika periodā ļauj kādu laiku darboties bezvadu sensoriem un citām elektroniskām ierīcēm. Šis princips ir balstīts uz mūžīgo "pirkstu" akumulatoru ierīcēm ar nelielu enerģijas patēriņu (piemēram, TV tālvadības pultīm). Tā korpusā ir kondensators ar 500 milifaradu jaudu un ģenerators, kas to baro svārstību laikā ar frekvenci 4–8 herci ar brīvu jaudu no 10 līdz 180 milivatiem. Tiek izstrādāti uz pjezoelektriskiem nanovadiem balstīti ģeneratori, kas spēj kondensatorā ievirzīt tādu vāju vibrāciju enerģiju kā sirdspuksti, atsitiens pret apavu zolēm pret zemi, tehniskā aprīkojuma vibrācijas.

Vēl viens bezmaksas enerģijas avots ir bremzēšana. Parasti, transportlīdzeklim samazinot ātrumu, enerģija tiek pārvērsta siltumā, bet to var uzglabāt un pēc tam izmantot paātrinājuma laikā. Īpaši aktuāla šī problēma ir sabiedriskajam transportam, kas katrā pieturā palēninās un paātrinās, kas rada ievērojamu degvielas patēriņu un atmosfēras piesārņojumu ar izplūdes gāzēm. Saratovas apgabalā 2010.gadā kompānija "Elton" radīja "Ecobus" - eksperimentālu mikroautobusu ar neparastiem "motor-riteņu" elektromotoriem un superkondensatoriem - bremžu enerģijas uzkrāšanas ierīcēm, kas samazina enerģijas patēriņu par 40%. Viņi izmantoja Energia-Buran projektā izstrādātos materiālus, jo īpaši oglekļa foliju. Kopumā, pateicoties PSRS izveidotajai zinātniskajai skolai, Krievija ir viena no pasaules līderēm elektroķīmisko kondensatoru izstrādē un ražošanā. Piemēram, Elton produkcija uz ārzemēm tiek eksportēta kopš 1998. gada, un nesen pēc Krievijas uzņēmuma licences šo produkciju sāka ražot ASV.

Viena moderna kondensatora (2 farādes, foto pa kreisi) jauda ir tūkstošiem reižu lielāka nekā visas zemeslodes kapacitāte. Tie spēj uzglabāt 40 kulonu elektrisko lādiņu!

Tos parasti izmanto automašīnu audio sistēmās, lai samazinātu maksimālo slodzi uz automašīnas elektroinstalāciju (jaudīgu basu sitienu laikā) un, pateicoties kondensatora milzīgajai kapacitātei, nomāktu visus augstfrekvences traucējumus. borta tīkls.

Bet šī padomju "vectēva lāde" elektroniem (foto labajā pusē) nav tik ietilpīga, taču tā var izturēt 40 000 voltu spriegumu (pievērsiet uzmanību porcelāna krūzēm, kas aizsargā visus šos voltus no sabrukšanas līdz kondensatora korpusam). Tas ir ļoti ērti "elektromagnētiskajai bumbai", kurā kondensators tiek izlādēts uz vara caurules, kuru tajā pašā brīdī no ārpuses saspiež sprādziens. Izrādās ļoti spēcīgs elektromagnētiskais impulss, kas atspējo radioiekārtas. Starp citu, kodolsprādzienā atšķirībā no parastā tiek atbrīvots arī elektromagnētiskais impulss, kas vēlreiz uzsver urāna kodola līdzību ar kondensatoru. Starp citu, šādu kondensatoru var tieši uzlādēt ar statisko elektrību no ķemmes, taču, protams, tas prasīs ilgu laiku, lai uzlādētu līdz pilnam spriegumam. Taču van Mušenbruka bēdīgo pieredzi būs iespējams atkārtot ļoti saasinātā versijā.

Ja vienkārši ierīvē matus ar pildspalvu (ķemmi, balonu, sintētisko apakšveļu u.c.), tad no tās gaismas diode neiedegsies. Tas ir tāpēc, ka liekie elektroni (kas ņemti no matiem) tiek ieslodzīti katrs savā vietā uz plastmasas virsmas. Līdz ar to, pat ja ar LED izvadi trāpīsim kādam elektronam, citi nespēs aizsteigties pēc tā un radīt nepieciešamo strāvu, lai gaismas diodes spīdums būtu pamanāms ar neapbruņotu aci. Vēl viena lieta ir, ja jūs pārskaitāt lādiņus no pildspalvas uz kondensatoru. Lai to izdarītu, paņemiet kondensatoru vienai izejai un pēc kārtas berzējiet tintes pildspalvu uz matiem, pēc tam uz kondensatora brīvo izvadi. Kāpēc berzēt? Lai maksimāli palielinātu elektronu ražu no visas pildspalvas virsmas! Mēs atkārtojam šo ciklu vairākas reizes un savienojam LED ar kondensatoru. Tas mirgos un tikai tad, ja tiks ievērota polaritāte. Tātad kondensators kļuva par tiltu starp "statiskās" un "parastās" elektrības pasauli 🙂

Es šim eksperimentam paņēmu augstsprieguma kondensatoru, baidoties, ka var sabojāt zemsprieguma kondensatoru, taču izrādījās, ka tas bija lieks piesardzības pasākums. Ar ierobežotu uzlādes padevi kondensatora spriegums var būt daudz mazāks par barošanas avota spriegumu. Kondensators var pārvērst lielu spriegumu mazā. Piemēram, statiskā augstsprieguma elektrība - parastajā. Patiešām, vai ir kāda atšķirība: uzlādējiet kondensatoru ar vienu mikrokulonu no avota ar spriegumu 1 V vai 1000 V? Ja šis kondensators ir tik ietilpīgs, ka 1 μC lādiņš uz tā nepalielina spriegumu virs viena volta barošanas avota sprieguma (t.i., tā kapacitāte ir lielāka par 1 μF), tad atšķirības nav. Vienkārši, ja piekariņi nav piespiedu kārtā ierobežoti, tad vairāk gribēs darboties no augstsprieguma avota. Jā, un kondensatora spailēs izdalītā siltuma jauda būs lielāka (un siltuma daudzums ir vienāds, tas vienkārši tiks atbrīvots ātrāk, tāpēc jauda ir lielāka).

Kopumā šim eksperimentam acīmredzot ir piemērots jebkurš kondensators ar jaudu, kas nepārsniedz 100 nF. Jūs varat darīt vairāk, taču būs nepieciešams ilgs laiks, lai to uzlādētu, lai iegūtu pietiekami daudz sprieguma LED. No otras puses, ja kondensatora noplūdes strāvas ir mazas, LED degs ilgāk. Var padomāt par to, kā pēc šī principa izveidot ierīci mobilā telefona uzlādēšanai, sarunas laikā to berzējot gar matiem 🙂

Lielisks augstsprieguma kondensators ir skrūvgriezis. Tajā pašā laikā tā rokturis kalpo kā dielektriķis, bet metāla stienis un cilvēka roka kalpo kā plāksnes. Mēs zinām, ka tintes pildspalva, kas ierīvēta matos, piesaista papīra lūžņus. Ja berzē matus ar skrūvgriezi, tad nekas nesanāks - metālam nav spēju ņemt elektronus no olbaltumvielām - nepievilka papīrus, nepievilka. Bet, ja, tāpat kā iepriekšējā eksperimentā, to berzējat ar uzlādētu pildspalvu, skrūvgriezis tā mazās ietilpības dēļ ātri tiek uzlādēts līdz augstam spriegumam un papīri sāk piesaistīties.

Kvēlojošs no skrūvgrieža un LED. Fotoattēlā ir nereāli noķert īsu viņa zibspuldzes mirkli. Bet - atcerēsimies eksponenta īpašības - zibspuldzes izbalēšana ilgst ilgu laiku (pēc kameras slēdža standartiem). Un tagad esam kļuvuši par lieciniekiem unikālai lingvistiski-optiski matemātiskai parādībai: izstādes dalībnieks eksponēja kameras matricu!

Tomēr, kāpēc tādas grūtības - ir video filmēšana. Tas parāda, ka gaismas diode mirgo diezgan spilgti:

Kad kondensatori tiek uzlādēti ar augstu spriegumu, savu lomu sāk pildīt malas efekts, kas sastāv no sekojošā. Ja starp plāksnēm gaisā ievieto dielektriķi un uz tām pieliek pakāpeniski pieaugošu spriegumu, tad pie noteiktas sprieguma vērtības plāksnes malā notiek klusa izlāde, ko nosaka raksturīgs troksnis un spīdums tumsā. . Kritiskā sprieguma lielums ir atkarīgs no oderes biezuma, malas asuma, dielektriķa veida un biezuma utt. Jo biezāks dielektriķis, jo augstāks cr. Piemēram, jo lielāka ir dielektriskā dielektriskā konstante, jo zemāka tā ir. Lai samazinātu malas efektu, plākšņu malas ir iestrādātas dielektrikā ar augstu elektrisko izturību, pie malām sabiezināta dielektriskā blīve, noapaļotas plākšņu malas un pie malas izveidota zona ar pakāpeniski sarūkošu spriegumu. plākšņu malas, izgatavojot plākšņu malas no materiāla ar augstu pretestību, samazinot spriegumu uz vienu kondensatoru, sadalot to vairākos virknē savienotos.

Tāpēc elektrostatikas pamatlicējiem patika, ja elektrodu galos ir bumbiņas. Tas, izrādās, nav dizaina iezīme, bet gan veids, kā samazināt lādiņa plūsmu gaisā. Nav kur citur iet. Ja kādas sadaļas izliekums uz lodītes virsmas tiek vēl vairāk samazināts, tad blakus esošo sekciju izliekums neizbēgami palielināsies. Un šeit, acīmredzot, mūsu elektrostatiskajos gadījumos svarīgs ir nevis vidējais, bet maksimālais virsmas izliekums, kas, protams, bumbai ir minimāls.

Hmm .. bet ja ķermeņa kapacitāte ir spēja uzkrāt lādiņu, tad droši vien ļoti atšķiras pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem.... Iedomāsimies sfērisku kondensatoru vakuumā... Uzlādēsim to no sirds negatīvi, netaupot elektrostacijas un gigavatstundas (tam noder domu eksperiments!)... bet kādā brīdī būs tik daudz pārpalikuma. elektronus uz šīs bumbas, ka tie vienkārši sāks izkliedēties pa visu vakuumu, lai tikai neatrastos tik elektronegatīvā drūzmē. Bet tas nenotiks ar pozitīvu lādiņu - elektroni, lai cik maz to būtu palicis, no kondensatora kristāla režģa nekur nelidos.
Kas notiek, ja pozitīvā kapacitāte acīmredzami ir daudz lielāka par negatīvo kapacitāti? Nē! Tā kā elektroni patiesībā bija nevis mūsu lutināšanai, bet gan atomu savienošanai, un bez ievērojamas to daļas, kristāla režģa pozitīvo jonu Kulona atgrūšanās momentā nopūtīs putekļos visbruņotāko kondensatoru 🙂

Faktiski bez sekundārās oderes kondensatora "atsevišķo pušu" kapacitāte ir ļoti maza: atsevišķa stieples gabala, kura diametrs ir 2 mm un garums 1 m, elektriskā kapacitāte ir aptuveni 10 pF, un visa zemeslode ir 700 mikrofarādes.

Ir iespējams izveidot absolūto kapacitātes standartu, aprēķinot tā kapacitāti, izmantojot fizikālās formulas, kuru pamatā ir precīzi plākšņu izmēru mērījumi. Tā top mūsu valstī precīzākie kondensatori, kas izvietoti divās vietās. Valsts standarts GET 107-77 atrodas FSUE SNIIM un sastāv no 4 neatbalstītiem koaksiāli cilindriskiem kondensatoriem, kuru kapacitāte tiek aprēķināta ar augstu precizitāti attiecībā uz gaismas ātrumu un garuma un frekvences vienībām, kā arī augstu -frekvences kapacitatīvs komparators, kas ļauj salīdzināt verifikācijai atvesto kondensatoru kapacitātes ar standartu (10 pF) ar kļūdu, kas mazāka par 0,01% frekvenču diapazonā no 1 līdz 100 MHz (foto pa kreisi).

Standarts GET 25-79 (foto pa labi), kas atrodas federālajā valsts vienotajā uzņēmumā VNIIM. DI. Mendeļejevs satur dizaina kondensatoru un interferometru vakuuma blokā, kapacitatīvo transformatora tiltu komplektā ar kapacitātes mērījumiem un termostatu, kā arī starojuma avotus ar stabilizētu viļņa garumu. Standarta pamatā ir metode aprēķinātā kondensatora krustenisko elektrodu sistēmas kapacitātes pieauguma noteikšanai, kad elektrodu garums mainās par noteiktu ļoti stabila gaismas starojuma viļņu garumu skaitu. Tas nodrošina, ka tiek uzturēta precīza kapacitātes vērtība 0,2 pF ar precizitāti, kas ir labāka par 0,00005%.

Bet Mitino radio tirgū man bija grūti atrast kondensatoru, kura precizitāte būtu lielāka par 5% 🙁 Nu, mēģināsim aprēķināt kapacitāti, izmantojot formulas, kuru pamatā ir sprieguma un laika mērījumi, izmantojot mūsu iecienīto PMK018. Mēs aprēķināsim jaudu divos veidos. Pirmā metode ir balstīta uz eksponenta īpašībām un kondensatora spriegumu attiecību, ko mēra dažādos izlādes brīžos. Otrais - mērot lādiņu, ko kondensators izdala izlādes laikā, to iegūst, integrējot strāvu laika gaitā. Laukums, ko ierobežo pašreizējais grafiks un koordinātu asis, ir skaitliski vienāds ar kondensatora izdalīto lādiņu. Lai veiktu šos aprēķinus, jums precīzi jāzina ķēdes pretestība, caur kuru kondensators tiek izlādēts. Es iestatīju šo pretestību ar 10 kΩ precizitātes rezistoru no elektroniskā dizainera.

Un šeit ir eksperimenta rezultāti. Pievērsiet uzmanību tam, cik skaists un gluds izrādījās izstādes dalībnieks. Galu galā tas nav matemātiski aprēķināts ar datoru, bet gan tieši izmērīts no pašas dabas. Pateicoties koordinātu režģim uz ekrāna, ir skaidrs, ka eksponenta īpašība ir precīzi ievērota - ar vienādiem intervāliem samazināties par vienādu reižu skaitu (es to pat mērīju ar lineālu uz ekrāna 🙂 Tādējādi mēs redzam, ka fiziskās formulas diezgan adekvāti atspoguļo realitāti mums apkārt.

Kā redzat, izmērītā un aprēķinātā kapacitāte aptuveni sakrīt ar nominālo (un ar ķīniešu multimetru rādījumiem), bet ne precīzi. Žēl, ka nav standarta, lai noteiktu, kurš no tiem joprojām ir patiess! Ja kāds zina kapacitātes standartu, kas ir lēts vai pieejams mājās, noteikti rakstiet par to šeit komentāros.

Enerģētikas elektrotehnikā pasaulē pirmo kondensatoru 1877. gadā izmantoja Pāvels Nikolajevičs Jabločkovs. Viņš vienkāršoja un vienlaikus uzlaboja Lomonosova kondensatorus, aizstājot frakciju un foliju ar šķidrumu un paralēli savienojot bankas. Viņam pieder ne tikai novatorisku loka lampu izgudrojums, kas iekaroja Eiropu, bet arī vairāki patenti, kas saistīti ar kondensatoriem. Mēģināsim salikt Jabločkova kondensatoru, izmantojot sālītu ūdeni kā vadošu šķidrumu un stikla burku ar dārzeņiem kā burku. Rezultāts bija 0,442 nF kapacitāte. Ja burku nomainīsim pret plastmasas maisiņu, kuram ir liels laukums un daudzkārt mazāks biezums, kapacitāte palielināsies līdz 85,7 nF. (Vispirms piepildīsim maisu ar ūdeni un pārbaudīsim, vai nav noplūdes strāvas!) Kondensators darbojas - tas pat ļauj mirgot LED! Tas arī veiksmīgi pilda savas funkcijas elektroniskajās shēmās (mēģināju to iekļaut ģeneratorā, nevis parasto kondensatoru - viss darbojas).

Ūdenim šeit ir ļoti pieticīga diriģenta loma, un, ja ir folija, tad bez tās var iztikt. Mēs darīsim to pašu, sekojot Jabločkovam. Šeit ir vizlas un vara folijas kondensators ar jaudu 130 pF.

Metāla plāksnēm pēc iespējas ciešāk jāpieguļ dielektriķim, un jāizvairās no līmvielas ievadīšanas starp plāksni un dielektriķi, kas radīs papildu zudumus maiņstrāva. Tāpēc tagad, kā plāksnes, galvenokārt tiek izmantots metāls, kas ķīmiski vai mehāniski tiek uzklāts uz dielektriķa (stikla) vai cieši piespiests tam (vizla).

Vizlas vietā varat izmantot virkni dažādu dielektriķu, kas jums patīk. Mērījumi (vienāda biezuma dielektriķiem) parādīja, ka gaisam ir ε mazākajam, fluoroplastam ir vairāk, silikonam vēl vairāk, vizlai vēl vairāk, un svina cirkonāta titanātam tas ir vienkārši milzīgs. Pēc zinātnes domām, tieši tā tam vajadzētu būt - galu galā fluoroplastā elektroni, varētu teikt, ir cieši sasaistīti ar fluoroglekļa ķēdēm un var tikai nedaudz novirzīties - pat elektronam nav kur pārlēkt no atoma uz atomu.

Jūs varat veikt šādus eksperimentus ar vielām ar dažādām dielektriskajām konstantēm. Kurai, jūsuprāt, ir augstākā dielektriskā konstante, destilētam ūdenim vai eļļai? Sāls vai cukurs? Parafīns vai ziepes? Kāpēc? Caurlaidība ir atkarīga no daudzām lietām... par to varētu uzrakstīt veselu grāmatu.

Tas ir viss? 🙁

Nē, ne visi! Nākamnedēļ būs turpinājums! 🙂

Kondensators - nav rotaļlieta bērniem

(Pioneer Wisdom arhīvs)

Biedējošs stāsts no nešausmu filmas

“Uzlādētu augstsprieguma kondensatoru var attiecināt uz līdzstrāvas avotu. Tiek uzskatīts, ka līdzstrāva ir mazāk bīstama nekā maiņstrāva. Balstoties uz savu pieredzi, varu nepiekrist. Ja jūs "pieslēdzat" mājsaimniecības strāvas kontaktligzdai, jūs raustīsit. Lai gan strāvas frekvence kontaktligzdā ir 50 Hz, un cilvēkam nebūs laika reaģēt uz tik ātru notikumu, tomēr krampju laikā jums būs iespēja atbrīvoties no elektriskās strāvas iedarbības. Galu galā spriegums kontaktligzdā ir nulle 50 reizes sekundē. Ja jūs "pievienojat" jaudīgu līdzstrāvas avotu, tad nav nekādu iespēju. Jūsu muskuļi stipri saruks, un ar gribasspēku nepietiks, lai tos atslābinātu. Jūs tiksiet pielīmēts līdzstrāvas avotam. Tajā pašā laikā jūsu liemenis uzkarsīs, lēnām pārvēršoties oglēs. Šausmas!
Uzlādēta augstsprieguma kondensatora kaitīgā iedarbība ir nedaudz atšķirīga un atkarīga no īpašiem apstākļiem. Tomēr jebkurā gadījumā jums noteikti nebūs patīkamas sajūtas, pieskaroties uzlādēta kondensatora elektrodiem. Noteikti! Jums nebūs laika pārogļot, bet bumbiņas uzkāps uz pieres. Cālīte ... un tu jau esi debesīs! Īpaši smagos gadījumos ar milzīgi lielu lādiņu (par skaitļiem nerunāsim) kondensators jūs saplēs kā sildīšanas spilventiņu. Bumbiņas atradīsies vienā istabas stūrī, bet piere būs otrā istabas stūrī.
Īsumā runājot, esiet modri! Strādājot ar augstsprieguma iekārtām, labāk pārspīlēt, nekā darīt par maz.”

Kondensators ir viens no galvenajiem impulsu lāzeru barošanas elementiem. Augstsprieguma kondensators tiek izmantots zibspuldzes darbināšanai, kā arī impulsu gāzizlādes lāzeru sūknēšanai. Kondensatora parametri tiek izvēlēti atkarībā no konkrētā lāzera veida. Noteicošie faktori ir tādi lielumi kā kapacitāte, darba spriegums, viļņu pretestība un kondensatora pašinduktivitāte. Sūkņa enerģija ir atkarīga no kondensatora kapacitātes un darba sprieguma. Kondensatora enerģiju aprēķina, izmantojot vienkāršu formulu

E \u003d CU 2/2, kur E ir kondensatora enerģija

C - kondensatora kapacitāte

U - kondensatora uzlādes spriegums

Strāvas lielums, kas pāriet, kad kondensators tiks izlādēts ar nelielu slodzi, ir atkarīgs no viļņu pretestības. Jo mazāka ir kondensatora pretestība, jo lielāka ir strāva. Iekšā vilnī pretestību aprēķina pēc formulas

ρ līdz = √(L līdz /C līdz), kur ρ līdz -vkondensatora pretestība

L līdz - induktivitāte kondensators

C uz - kondensatora kapacitāte

Kondensatora enerģijas pārnešanas ātrums uz slodzi ir atkarīgs no kondensatora pašinduktivitātes. Jo zemāka ir kondensatora induktivitāte, jo augstāks ir sūkņa impulsa priekšpuses stāvums. No kurienes kondensatorā rodas induktivitāte? Fakts ir tāds, ka kondensatora plāksnes ir strāvas vadītājs, un vadītājam, caur kuru plūst strāva, ir induktivitāte. Pat ja kondensators sastāv tikai no divām plāksnēm, īsta ķēde kondensators, kā parādīts attēlā zemāk.

Šī ir klasiska svārstību ķēde ar aktīvo pretestību R, kas ir atkarīga no dielektriķa starp kondensatora plāksnēm un visu kondensatora strāvu nesošo elementu īpatnējās pretestības. Tādējādi kondensatora uzlāde un izlāde nenotiek uzreiz, bet tam ir svārstīgs raksturs. Svārstību frekvenci nosaka pēc Tompsona formulas, no kuras aprēķina kondensatora pašinduktivitāti.

Kur L līdz - sava induktivitāte kondensators

C uz - kondensatora kapacitāte

F p - pamata rezonanses frekvence

Protams, jo lielāka ir kondensatora enerģija, jo lielāka ir sūkņa jauda. Tomēr, palielinoties kondensatora kapacitātei, palielinās arī sūkņa impulsa laiks. Ja sūknēšanas ilgumam nav būtiskas nozīmes, tad lāzera darbībai ir piemēroti augstsprieguma elektrolītiskie kondensatori. Šādus kondensatorus var izmantot, piemēram, rubīna vai neodīma lāzera sūknēšanai. Protams, ir problemātiski iegūt konderu, kuram ir 1000 mikrofaradu pie 3 kV darba sprieguma. Bet šo problēmu var viegli atrisināt, izmantojot kondensatoru banku. Savienojot atsevišķus kondensatorus virknē, kopējais uzlādes spriegums palielinās, un jaudu var palielināt, paralēli pieslēdzot kondensatorus. Radiotehnikas veikalos var iegādāties elektrolītiskos kondensatorus ar, piemēram, 150 mikrofaradu x 450 V.

No šiem kondensatoriem jūs varat izveidot banku jebkurai jaudai un darba spriegumam.
Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts kondensatoru bankas piemērs, kas līdzvērtīgs vienam 30uF x 2kV kondensatoram.

Ja sūkņa darbības laikam jābūt pēc iespējas īsākam, tad elektrolītiskie kondensatori lāzera darbībai vairs nav piemēroti, un jāiegādājas impulsa kondensatori. Diemžēl augstsprieguma impulsu kondensatori radiotehnikas veikalos ir reta prece. Chip and Dip veikalā varat uzkrāt uzņēmuma augstsprieguma kondensatorus MURATA».

Tomēr šādu kondensatoru maksimālais spriegums ir ierobežots līdz 15 kV ar kapacitāti 1 nF. Šādus kondensatorus var izmantot paštaisītu slāpekļa lāzeru vai metāla tvaiku lāzeru sūknēšanai.
Krāsu lāzeru sūknēšanai ir nepieciešami 100 - 1000 šādu kondensatoru, kas savienoti paralēli. Ņemot vērā viena šāda kondera izmaksas ~ 80 rubļu / gabalā, viss prieks amatierim izmaksās vismaz 8000 rubļu. Tātad jums joprojām ir nepieciešams pielodēt vienu banku no vairākiem kondensatoriem.
Ar interneta starpniecību var iegādāties KVI-3 tipa kondensatorus, kas ir piemēroti arī lāzeru sūknēšanai, taču to cena būs vēl dārgāka (~ 200 rubļi/gab.).

Arī internetā tiek iegādāti KPIM tipa kondensatori, kas ir diezgan piemēroti krāsvielu lāzera sūknēšanai.

Šiem kondensatoriem ir iespaidīga veiktspēja. Darba spriegums var būt diapazonā no 5 - 100 kV ar kondensatora kapacitāti 0,1 - 240 mikrofaradu. Bet pulsa frekvence būs< 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.
Ja nav naudas, bet jūs patiešām vēlaties, tad mēs pārejam pie masturbācijas, proti, mājās gatavota augstsprieguma kondensatora izgatavošanas.

Pašdarināts augstsprieguma kondensators

Kondensatora ķēde ir vienkārša, taču šeit ir šīs shēmas ieviešanas grūtības formā pabeigta būvniecība palielinās, palielinoties kondensatora darba spriegumam. Sākumā mēs analizēsim iespējamās iespējas vienkāršam kondensatoram no divām plāksnēm, kas atdalītas ar gaisu. 1. attēlā parādītas uzlādēta kondensatora plāksnes. Ja jums ir jāizgatavo kondensators ar zemu induktivitāti, jums jācenšas saīsināt visus strāvu nesošos elementus. Turklāt strāvu virzienam kondensatora plāksnēs izlādes laikā jābūt pretējai, lai samazinātu magnētisko lauku. Strāvu virziens ir atkarīgs no vietas, kur ir pievienoti kondensatora elektrodi. Kondensatora induktivitāte būs mazākā, ja kondensatora elektrodi ir savienoti ar plāksnēm centrā, kā parādīts 2. attēlā.

Faktiski saskaņā ar šo shēmu tiek ražoti komerciāli keramiskie kondensatori. Tikai augstsprieguma kondensatoriem plāksnes ir apļa formā, lai izvairītos no koronaizlādes. Iespējamie varianti elektrodu savienojums ar kondensatora plāksnēm, kā arī strāvu virzieni izlādes laikā ir parādīti attēlā zemāk.

3. attēlā redzamā shēma atbilst kondensatora minimālajai induktivitātei. Saskaņā ar šo shēmu ir nepieciešams izgatavot kondensatoru, ja nepieciešams īss sūkņa impulss.
Plakanā kondensatora kapacitāti aprēķina pēc formulas:

odereskondensators

S ir kondensatora plākšņu laukums

D ir dielektriķa biezums starp kondensatora plāksnēm

Kā redzams no formulas, lai palielinātu kondensatora kapacitāti, ir jāsamazina dielektriķa biezums un jāpalielina kondensatora plākšņu laukums. Ir iespējams samazināt dielektriķa biezumu līdz noteiktai robežai, kas ir atkarīga no dielektriskā materiāla dielektriskās stiprības. Zem šīs robežas notiks dielektriskais sadalījums, un kondensatoru var izmest. Plākšņu laukuma palielināšanās palielina kondensatora izmēru. Kondensatora kompaktumam tā plāksnes ir vai nu sarullētas (rullīšu tehnoloģija), vai saliktas iepakojumā (pakešu tehnoloģija).

Ruļļu tehnoloģija

Ar ruļļu tehnoloģiju kondensatora izgatavošanai saprot kondensatora plākšņu sakārtošanas metodi, kad tiek sarullētas garas plākšņu sloksnes, tādējādi samazinot kondensatora izmēru. Shematiski šāds kondensators ir lentes līnija, kas parādīta attēlā zemāk.

Lai izgatavotu kondensatoru, jums būs nepieciešams plastmasas apvalks, pārtikas alumīnija folija, skārda sloksnes no kannas (piemēram, “iebiezinātais piens”) un līmlente. Polietilēna plēvi var iegādāties būvniecības tirgū vai Sadzīves preču veikalā. Labāk ņemt biezāko plēvi (~200 mikroni), lai gan derēs arī 100 mikronu plēve. Tikai filmas patēriņš būs lielāks. Galvenais, lai uz plēves virsmas nebūtu skrāpējumu un caurumu. Polietilēna plēve kalpos kā dielektriķis, kas atdala kondensatora plāksnes, un kondensatora uzticamība ir atkarīga no plēves virsmas kvalitātes. Jebkurš plankums vai mati uz plēves virsmas būs koronaizlādes avots, kas galu galā izlauzīsies cauri plēvei.
Pirmkārt, jums ir jānosaka kondensatora darba spriegums. No tā ir atkarīga polietilēna plēves biezuma izvēle. Polietilēna dielektriskā izturība ir robežās no 40 - 60 kV/mm. Tas nozīmē, ka ar plēves biezumu 100 μm kondensatora ierobežojošais darba spriegums būs ~ 5 kV.
Ar plēves biezumu 200 μm kondensatora ierobežojošais darba spriegums būs ~ 10 kV. Lai palielinātu darba spriegumu, jums vienkārši jāizmanto vairāki plēves slāņi, kas uzlikti viens virs otra.
Mēs izgatavosim kondensatoru saskaņā ar 3. attēla shēmu (skatīt iepriekš).

Katra no kondensatora plāksnēm tiks ievietota savā polietilēna plēves aploksnē. Aploksne ir patvaļīga izmēra polietilēna plēves sloksne, kas salocīta uz pusēm. Jo garāka ir sloksne, jo lielāka ir kondensatora iespējamā kapacitāte. Sloksnes platums ir izgatavots nedaudz lielāks par kondensatora plākšņu platumu, lai novērstu gaisa izplūdi starp kondensatora plāksnēm.

Kondensatora elektrodus izgriež no konservēšanas skārda taisnstūra sloksnes formā ~ 1 cm platumā.Skārda sloksnes garums ir patvaļīgs, bet ne mazāks par polietilēna plēves platumu. Lai novērstu korona izlādi, skārda sloksnes galus noapaļo ar vīli (7. att. zemāk). Lai samazinātu aktīvo pretestību, skārda sloksni aptin ar vairākiem alumīnija folijas slāņiem (8. att. zemāk).
Lai novērstu dzirksteļaizlādes rašanos starp kondensatora elektrodiem, skārda sloksni vienā galā aptin ar vairākiem polietilēna plēves slāņiem, ko nostiprina ar līmlenti (9. att. zemāk).

Kondensatora plāksnes ir izgrieztas alumīnija folijas taisnstūra sloksnes formā. Oderes izmēri ir izgatavoti tā, lai tas būtu nedaudz mazāki izmēri polietilēna aploksne. Alumīnija sloksnes gali ir noapaļoti ar šķērēm, lai novērstu korona izlādi.
Elektrods ir piestiprināts pie oderes ar līmlenti, kā parādīts attēlā zemāk.

Kondensatora plāksne ir novietota uz polietilēna plēves, kā parādīts attēlā zemāk.

Pēc tam plastmasas plēvi saloka uz pusēm, kā parādīts attēlā zemāk.

Tādā pašā veidā tiek sagatavota otrā kondensatora plāksne.
Tagad jūs varat sarullēt sloksnes rullī. Ja polietilēna sloksnes ir ļoti garas, tad rullīti ir vieglāk uzrullēt pa istabas grīdu.
Uz grīdas tiek uzklāta viena polietilēna plēves aploksne ar kondensatora oderi, un otra aploksne ar kondensatora oderi tiek uzlikta virs tās tā, lai abas oderes būtu paralēlas viena otrai (attēls zemāk).

Rulli sarullē, sākot no elektrodiem, kā parādīts attēlā zemāk.

Tā kā alumīnija folija polietilēna aploksnē nav fiksēta, tad, rullējot rullīti, jāraugās, lai kondensatora plāksnes paliktu paralēlas viena otrai un neizrāptos no polietilēna plēves. Salocītais rullis tiek maksimāli cieši savilkts kopā ar līmlenti, kas kalpo ne tikai kā saite, bet arī fiksē rulli, neļaujot polietilēna plēvei atritināties.
Izgatavotais kondensators ir parādīts zemāk esošajā attēlā.

Lai novērstu sadalīšanos caur gaisu, kondensatora elektrodi ir nedaudz saliekti viens no otra. Bet labāk ir uzstādīt 3–4 mm biezu plexiglas plāksni starp kondensatora elektrodiem, ja kondensatora darba spriegums ir lielāks par 10 kV. Plāksnes izmēri tiek izvēlēti, pamatojoties uz kondensatora darba spriegumu. Organiskā stikla plāksnes mērķis ir samazināt elektriskā lauka intensitāti starp kondensatora elektrodiem un tādējādi novērst starpelektrodu sadalīšanos caur gaisu.
Izgatavotā kondensatora kapacitāti var izmērīt ar digitālo LC mērītāju.

Partijas tehnoloģija

Ar kondensatora sērijveida ražošanas tehnoloģiju saprot kondensatora plākšņu sakārtošanas metodi, kad viena uz otras tiek uzliktas īsas plākšņu sloksnes, veidojot iepakojumu.

Shematiski šāds kondensators ir parādīts attēlā zemāk.

visvairāk vienkāršā veidā Kondensatora ražošanā, izmantojot partiju tehnoloģiju, tiks izmantots abpusējais folijas getinax, ko var iegādāties radio tirgū vai veikalā (piemēram, Chip and Dip). Divpusēji folijas getinaks ir gandrīz gatavs kondensators (1. att. zemāk). Atliek tikai noņemt vara sloksni ap loksnes perimetru no abām pusēm (2. att. zemāk), lai novērstu starpelektrodu sadalīšanos gaisā un savienotu elektrodus ar abām loksnes virsmām (3. att. zemāk).
Viss! Kondensators ir gatavs!

Protams, šāda kondensatora kapacitāte būs maza. Bet, ja jūs uzliekat vairākas loksnes vienu virs otras, savienojot plusu ar plusu un mīnusu ar mīnusu, jūs varat iegūt ievērojamu ietilpību. Diemžēl getinaks, tāpat kā tekstolīts, nav visvairāk labākais materiāls augstsprieguma tehnoloģijai. Šo materiālu dielektriskā izturība ir ~ 18 kV/mm. Tas nozīmē, ka pārdošanā izplatītāko 1,5 mm biezo getinax folijas loksni var uzlādēt līdz ~ 20 kV. Ar lielāku uzlādes spriegumu getinax sabrukšanas iespējamība palielinās. Turklāt šāda mājās gatavota kondensatora ražošanas izmaksas būs ļoti augstas, ja būs nepieciešama liela jauda.
Lētāka, bet darbietilpīgāka būs augstsprieguma kondensatora izgatavošana, izmantojot plastmasas plēvi un pārtikas alumīnija foliju. Tālāk ir sniegts kondensatora ražošanas tehnikas variants, izmantojot partijas tehnoloģiju.

Pirmkārt, mēs nosakām kondensatora darba spriegumu, kas nosaka plastmasas plēves biezuma izvēli. Vēlreiz atgādināšu, ka polietilēna dielektriskā izturība ir robežās no 40 līdz 60 kV/mm. Liela kondensatora ražošanai būs nepieciešams ievērojams daudzums gan alumīnija folijas, gan polietilēna plēves. Papildus tam būs nepieciešamas divas biezas (4 - 5 mm) dielektriskās loksnes (manos pašdarinātajos izstrādājumos tiek izmantots organiskais stikls), lai piesietu kondensatora iepakojumu.
Katra kondensatora plāksne ir alumīnija folijas sloksne, kuras galus noapaļo ar šķērēm, lai novērstu korona izlādes. Katra plāksne ir savienota ar citām tādas pašas polaritātes plāksnēm caur kontaktsloksni, kas ir izgriezta no alumīnija folijas un piestiprināta ar līmlenti uz plāksnes (attēls zemāk).

No polietilēna plēves tiek izgriezta sloksne, kuras izmēri ir vairāki vairāk izmēru kondensatoru plāksnes. Alumīnija folijas sloksne tiek piestiprināta pie plēves, izmantojot līmlenti (attēls zemāk).

Pēc tam plēvi saloka uz pusēm, veidojot dielektrisku slāni abās kondensatora plāksnes pusēs (attēls zemāk).

Tiek izgatavota arī pretējās polaritātes kondensatora plāksne. Pēc tam plāksnes tiek uzliktas viena otrai (attēls zemāk).

Principā kondensators ir gatavs. Atliek tikai piespiest plāksnes vienu pret otru ar dielektrisko plākšņu palīdzību un novilkt visu iepakojumu. Tomēr kondensatora kapacitāte būs niecīga. Lai palielinātu kapacitāti, jums jāpalielina kondensatora plākšņu skaits. Kondensatora šķērsgriezums ar vairākām plāksnēm ir parādīts zemāk esošajā attēlā.

Saskaņā ar šo shēmu jūs varat izgatavot kondensatoru jebkurai jaudai un darba spriegumam. Vismaz 1 000 000 V. Galvenais ierobežojums ir telpas lielums, kurā atradīsies kondensators. Palielinoties kapacitātei, palielinās arī kondensatora izmērs. Pat ja darba spriegums ir 20 kV, kapacitātes palielināšana izraisīs kondensatora griešanos ...

... kondensators griežas ...

... par elegantu naktsgaldiņu istabas interjeram.

Un jo biezāka ir kondensatora plākšņu pakete, jo vairāk jāpiepūlas, lai to novilktu. Biezas dielektriskās plāksnes palīdzēs atvieglot iepakojuma saraušanos, starp kurām tiek novietota visa plākšņu pakete.

Kā opciju zemāk esošajā attēlā redzamas divas 5 mm biezas plexiglas plāksnes, kas kalpos gan kā kondensatora korpuss, gan saspiedīs plākšņu komplektu. Uz augšējās plāksnes visā garumā pielīmēta starpelektrodu atdalošā starpsiena ar rievām plastmasas saitēm.

Viss plākšņu iepakojums ir novietots uz apakšējās dielektriskās plāksnes, un augšējā plāksne ir uzlikta uz iepakojuma. Pēc tam, cik vien iespējams, augšējo plāksni piespiež (ar rokām, kājām, abs utt.) uz apakšējo. Pievilktās plāksnes tiek fiksētas ar plastmasas saitēm.
Gatavā pievilktā kondensatora plākšņu pakete ir parādīta attēlā zemāk.

Pēc iepakojuma pievilkšanas un nostiprināšanas varat salabot kondensatora plākšņu kontaktu sloksnes. Kontaktu sloksņu nostiprināšanas shēma ir parādīta attēlā zemāk.

"Sausā" kondensatora priekšrocība, kas izgatavota pēc iepriekš aprakstītās velmēšanas vai iepakojuma tehnoloģijas, ir neliela elektriskā lādiņa noplūde, kas ir svarīga, ja kondensators darbojas augstfrekvences ķēdēs. Tomēr šādam kondensatoram ir arī būtisks trūkums, proti, gaisa klātbūtne starp plāksnēm. Neatkarīgi no tā, cik spēcīga ir plākšņu saspiešana, starp tām vienmēr būs gaiss. Gaisa klātbūtne pati par sevi nekādā veidā neietekmē kondensatora enerģijas īpašības. "Sausos" kondensatorus var izmantot kā uzglabāšanas kondensatorus, kas kalpo, lai izlīdzinātu rektificētā sprieguma viļņus līdz 1 kV. Taču, palielinoties uzlādes spriegumam, gaiss sāk jonizēties, kas izpaužas kā kondensatora raksturīgā šņākšana, kad tas ir pieslēgts pie sprieguma avota > 10 kV. Šņākšanu izraisa vainaga izlādes, kas galu galā noved pie dielektriķa sadalīšanās starp kondensatora plāksnēm. Un, ja jūs izmantojat kondensatoru īssavienojuma režīmā, kas raksturīgs impulsa kondensatora darbībai, tad korona izlādes izpausme būs maksimāla. Pat ar ideālu plēves virsmu starp kondensatora plāksnēm, kondensatora ātras izlādes brīdī korona izlāde notiks gar alumīnija folijas malas perimetru, kā parādīts attēlā zemāk.

Korona izlāžu spīdums paštaisītā kondensatorā ir redzams aptumšotā telpā.

Korona izlādes dēļ komerciālie augstsprieguma kondensatori vienmēr tiek iegremdēti šķidrā dielektrikā, kuram, pirmkārt, ir lielāka dielektriskā izturība nekā gaisam, un, otrkārt, tas palielina kondensatora kapacitāti, jo jebkura šķidruma dielektriskā konstante. dielektriķis ir augstāks nekā gaisa. Turklāt augstsprieguma kondensatori ar darba spriegumu desmitiem kilovoltu nekad netiek izgatavoti viena ruļļa vai atsevišķa iepakojuma veidā. Ja nepieciešams izgatavot augstsprieguma kondensatoru, tad tas tiek montēts no vairākām sekcijām (ruļļiem vai iepakojumiem), kuras ir savstarpēji savienotas paralēli, lai palielinātu kapacitāti, un virknē, lai palielinātu darba spriegumu. Turklāt katras sekcijas darba spriegums nepārsniedz 10 kV. Visas samontētā kondensatora sekcijas ir ievietotas izturīgā korpusā un piepildītas ar šķidru dielektriķi.
Eļļu izmanto kā šķidru dielektriķi, kas var būt gan minerāls (naftas), gan augu izcelsmes (rīcineļļa), gan sintētisks (piemēram, silikons). Katrai no eļļām ir savi plusi un mīnusi, kuriem nav īpašas nozīmes improvizēti dizaini. Ja ir vēlme iegremdēt savu paštaisīto kondensatoru eļļā, tad nemaz nav nepieciešams uzkrāties, piemēram, ar rīcineļļu, ko var iegādāties aptiekā. Diezgan piemērota ir pārtikas augu eļļa, piemēram, Oleina, Milora utt., Kas būs lētāka. Piemēram, ruļļa kondensatoru var ievietot stikla burkā un piepildīt ar eļļu (attēls zemāk).

Ir vilinoši kā šķidru dielektrisku izmantot glicerīnu (ε ≈ 40) vai destilētu ūdeni (ε ≈ 80). Šie šķidrumi palielina kondensatora kapacitāti par lielumu. Diemžēl gan glicerīnam, gan ūdenim ir salīdzinoši zema pretestība, kas šuntēs augstsprieguma avotu ar augstas pretestības izvadi (piemēram, diodes-kondensatora sprieguma reizinātāju). Vienkārši sakot, kondensators slēgs strāvas padevi, un nebūs augsta sprieguma. Tomēr glicerīns un ūdens tiek veiksmīgi izmantoti impulsa augstsprieguma kondensatoros. Viltība ir tāda, ka kondensators tiek uzlādēts nevis no pastāvīga sprieguma avota, bet gan no impulsa sprieguma ģeneratora (GVP).

Impulsu kondensatora konstrukcija ir koaksiāla līnija, kas sastāv no divām duralumīnija caurulēm, starp kurām ielej glicerīnu vai destilētu ūdeni.