Tel kapasitör. Ev yapımı lazer - yüksek voltajlı kondansatör

Kondansatör nasıl yapılır?

Her birimizin ruhunda bir mucit yaşar ve bu nedenle amatör radyo oldukça popüler bir hobidir. kendi kendine üretim radyo bileşenleri - bu hobinin en ilginç bileşenlerinden biri. Bu yazıda evde kendi elinizle nasıl kapasitör yapılacağı hakkında konuşacağız.

malzemeler

Bir kapasitör yapmak için ihtiyacımız var:

folyo,
ütü,
papirüs kağıdı,
parafin,
daha hafif.

Folyo ek hazırlık gerektirmez, ancak son üç bileşenin yardımıyla mumlu kağıt yapmamız gerekir.

Üretme

Malzemeler hazırlandı, hadi işe koyulalım:

Parafini ısıtıyoruz ve papirüs kağıdını dikkatlice işliyoruz.
Her bölümün genişliği yaklaşık 30 mm olan bir "akordeon" içine katlıyoruz. Armonika katmanlarının sayısı kapasitörün kapasitansını belirler, her katman yaklaşık 100 pF'ye karşılık gelir.
Her bölüme 30 x 45 mm alana sahip bir folyo parçası koyduk.
Akordeonu katlıyoruz ve ılık bir ütüyle ütülüyoruz.
Her şey, kondansatör hazır! Dışarıya bakan folyo parçaları, kondansatörümüzün devreye bağlanabileceği bağlantı kontaklarıdır.

En basit ev kapasitörünü aldık, ancak folyo ne kadar kalın ve iyi olursa, o kadar yüksek voltaj olacağını belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, evde 50 kV'dan fazla dayanabilecek bir kapasitör yapmaya çalışmamanın daha iyi olduğuna dikkatinizi çekiyoruz. "Amatör profesyoneller" tavsiye, bu değere yaklaşmak istiyorsanız laminasyon torbalarını dielektrik olarak kullanın, ancak bunları ısıtmak için bir laminatöre ihtiyacınız olacak.

Bu eleman haklı olarak süper evrensel olarak kabul edilir, çünkü çok çeşitli cihazların imalatında ve onarımında aynı anda kullanılabilir. Ve hazır bir biçimde satın almak zor olmasa bile, birçok amatör usta, kendi elleriyle bir kapasitör denemekten, denemekten ve hatta başarılı bir şekilde yapmaktan mutluluk duyar. Ev yapımı bir kapasitör oluşturmak için gereken her şey yukarıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır ve prensip olarak, çiftlikte veya en kötü ihtimalle ücretsiz satışta bulunabilecekleri için gerekli unsurların hiçbirinde herhangi bir zorluk olmamalıdır. . Belki de tek istisna, genellikle parafin, papirüs ve tek kullanımlık çakmak gibi malzemeler kullanılarak bağımsız olarak yapılan parafin kağıdı olabilir (alternatif olarak, başka herhangi bir güvenli açık alev kaynağını kullanabilirsiniz).

Bu nedenle, kağıdı düzgün bir şekilde işlemek için parafini bir ateşle dikkatlice ısıtmalı ve yumuşatılmış kısmını her iki taraftan papirüsün tüm yüzeyinde gezdirmelisiniz. İş tamamlandıktan ve malzeme uygun şekilde ayarlandıktan sonra, ortaya çıkan parafin kağıdı bir akordeonla katlanmalıdır (enine ilerleme anlamına gelir). Teknik yaygındır, ancak belirli bir adımı (her üç santimetrede bir) korumayı içerir ve katlama çizgisini mümkün olduğunca doğru yapmak için, ilk şeridi basit bir kurşun kalemle hatta başlatmadan önce çizmeniz önerilir. Aynı damarda devam edebilir, tüm sayfayı tamamen çizebilir veya yalnızca ilk bölüme odaklanarak (sizin için uygun olan) hareket edebilirsiniz. Gerekli katman sayısına gelince, bu gösterge yalnızca gelecekteki ürünün kapasitesine göre belirlenir.

Bu aşamada, boyutları bu durumda 3 x 4,5 santimetre verilere karşılık gelmesi gereken dikdörtgen folyo parçalarının hazırlanmasına devam etmek için oluşturulan akordeon bir süre bir kenara bırakılmalıdır. Bu boşluklar, kapasitörün metal katmanını yapmak için gereklidir, bu nedenle, yukarıdaki çalışmanın sonunda, folyo, akordeonun tüm katmanlarına yerleştirilir, eşit şekilde oturduğundan emin olun, ardından katlanmış boşluğu ütülemeye devam eder. geleneksel bir demir ile. Parafin ve folyo işlerini kendi aralarında güçlü bir bağ sağlayarak yapmalıdır (evde bir kapasitörün lehimlenmesi için diğer yöntemler uygulanmaz), bundan sonra kondansatör kesinlikle hazır olarak kabul edilebilir. Eski akordeonun ötesine uzanan folyo elemanlarına gelince, bağlantı kontaklarının rolünü oynadıkları için endişe nedeni olmamalıdır.

Bu küçük parçaların yardımıyla kendi ellerimle kondansatör bir elektrik devresine bağlanarak tamamen kullanılabilir. Doğal olarak, ilkel bir cihazdan bahsediyoruz ve performansını bir şekilde artırmak için, burada aşırıya kaçmamak son derece önemli olmasına rağmen, yüksek yoğunluklu daha kaliteli bir folyo kullanmak gerekiyor, çünkü belirli sınırlar var. bu tür yetişkinler için el sanatları için kullanılan voltaj. Bu nedenle, örneğin, bazı "ev yapımı" olanlar sorunun bu tarafını aşmayı başarsa da, kendi ellerinizle çok yüksek bir voltajı (50 Volt'tan fazla) kabul edebilecek bir kapasitör yapmaya çalışarak deney yapmamak daha iyidir. standart dielektrikler yerine laminasyon torbaları ve güvenli lehimleme için bir laminatör kullanarak.

Ev yapımı bir kapasitör yapmak için başka yöntemler de vardır ve bunlardan biri daha yüksek voltajla çalışmayı içerir. Adı kullanılan doğaçlama aletten gelen ünlü "Cam" tekniğine atfedilebilir - yönlü bir cam. Bu eleman, bir iç ve folyo ile sarmak için gereklidir. dıştan ve bu, kullanılan malzemenin parçaları birbirine değmeyecek şekilde yapılmalıdır. Halihazırda "birleştirilmiş" bir biçimde tasarımın kendisi, zorunlu olarak sarf malzemelerinin varlığını sağlar ve bundan sonra amaçlanan amaç için kullanıma tamamen hazır olarak kabul edilebilir. Aynı zamanda, devreye dahil edilmesi sırasında, olası olumsuz sonuçlardan kaçınmak için gerekli tüm güvenlik önlemlerini dikkatli bir şekilde gözlemlemek gerekir.

Alternatif olarak, aynı boyutta cam plakalar, hepsi aynı eski yüksek yoğunluklu folyo ve aynı güzel, yüksek yoğunluklu folyo gibi doğaçlama araçları kullanarak kendi ellerinizi ve daha gelişmiş bir tasarımı yapmayı deneyebilirsiniz. epoksi reçineler listelenen malzemeleri birbirine güvenli bir şekilde bağlamak için tasarlanmıştır. Böyle bir ev yapımı kapasitörün şüphesiz avantajı, daha fazlasını gerçekleştirebilmesidir. Kaliteli iş, dedikleri gibi, "arızasız". Bununla birlikte, bildiğiniz gibi, bir fıçı bal genellikle merhemde sinek olmadan yapmaz ve bu durumda doğrudan bu buluşun, etkileyici boyutlarından daha fazlasında yatan önemli bir dezavantajı ile ilgilidir; Evde "dev" çok uygun ve rasyonel değil.

Radyo bileşenlerinin boyutunu artırırken küçültme gereksinimleri teknik özellikler günümüzde her yerde kullanılan çok sayıda cihazın ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu, kapasitörleri tamamen etkiledi. Sözde iyonlaştırıcılar veya süper kapasitörler, 3 ila 30 voltluk bir şarj voltajına sahip büyük kapasiteli (bu göstergenin aralığı 0,01 ila 30 farad arasında oldukça geniştir) elemanlardır. Ancak boyutları çok küçüktür. Ve konuşmamızın konusu kendin yap iyonist olduğu için, her şeyden önce elementin kendisiyle, yani ne olduğuyla ilgilenmek gerekir.

İyonistrin tasarım özellikleri

Aslında, bu büyük bir kapasitansa sahip sıradan bir kapasitördür. Ancak iyonlaştırıcılar yüksek dirence sahiptir, çünkü element bir elektrolite dayanır. Bu ilk. İkincisi, küçük bir şarj voltajıdır. Mesele şu ki, bu süper kapasitörde plakalar birbirine çok yakın yerleştirilmiş. Azalan voltajın nedeni tam olarak budur, ancak bu nedenle kapasitörün kapasitansı artar.

Fabrika iyonistliği farklı malzemelerden yapılmıştır. Astarlar genellikle ayırma eyleminin kuru maddesini sınırlayan folyodan yapılır. Örneğin, aktif karbon (büyük plakalar için), metal oksitler, yüksek elektriksel iletkenliğe sahip polimerik maddeler.

İyonisti kendi ellerimizle topluyoruz

Bir iyonlaştırıcıyı kendi ellerinizle monte etmek en kolay şey değil, ancak yine de evde yapabilirsiniz. Orada birkaç tasarım var farklı malzemeler. Bunlardan birini sunuyoruz. Bunun için ihtiyacınız olacak:

metal kahve kavanozu (50 gr);
eczanelerde satılan aktif karbon, ezilmiş karbon elektrotları ile değiştirilebilir;
iki daire bakır levha;
pamuk yünü

İlk adım elektroliti hazırlamaktır. Bunu yapmak için önce aktif karbonu toz haline getirmeniz gerekir. Ardından, 100 gr suya 25 gr tuz eklemeniz gereken bir tuzlu su çözeltisi yapın ve hepsini iyice karıştırın. Ayrıca, çözeltiye yavaş yavaş aktif karbon tozu eklenir. Miktarı elektrolitin kıvamını belirler, macun kadar yoğun olmalıdır.

Bundan sonra, bitmiş elektrolit bakır halkalara (bir tarafta) uygulanır. Lütfen elektrolit tabakası ne kadar kalın olursa, iyonistörün kapasitesinin o kadar büyük olduğunu unutmayın. Ve bir şey daha, iki daire üzerine uygulanan elektrolitin kalınlığı aynı olmalıdır. Yani elektrotlar hazır, şimdi elektrik akımının geçmesine izin verecek, ancak kömür tozunun geçmesine izin vermeyecek bir malzeme ile sınırlandırılmaları gerekiyor. Bunun için burada birçok seçenek olmasına rağmen sıradan pamuk yünü kullanılır. Pamuk tabakasının kalınlığı metal kahve kavanozunun çapını belirler, yani bu elektrot yapısının tamamının içine rahatça oturması gerekir. Bu nedenle, prensipte elektrotların boyutlarını (bakır daireler) seçmek gerekir.

Sadece elektrotları kendilerini terminallere bağlamak için kalır. Her şey, kendin yap iyonist ve hatta evde bile hazır. Bu tasarımın çok büyük bir kapasitesi yoktur - 0,3 faraddan yüksek değildir ve şarj voltajı sadece bir volttur, ancak bu gerçek bir iyonlaştırıcıdır.

Konuyla ilgili sonuç

Bu öğe hakkında ek olarak başka ne söylenebilir. Örneğin, nikel-metal hidrit tipi bir pil ile karşılaştırırsak, iyonlaştırıcı pil gücünün %10'una kadar bir elektrik kaynağını kolaylıkla tutabilir. Ek olarak, içindeki voltaj düşüşü aniden değil, doğrusal olarak gerçekleşir. Ancak elemanın şarj seviyesi, teknolojik amacına bağlıdır.

Yapısal olarak, bu, vakum, gaz, sıvı, organik veya inorganik katı olabilen iki iletken ve bir dielektrikten oluşan bir "sandviç" dir. İlk yerli kapasitörler (filmli, folyo ile yapıştırılmış cam kavanozlar) 1752'de M. Lomonosov ve G. Richter tarafından yapılmıştır.

Bir kapasitörde ilginç olan ne olabilir? Bu yazıya başlarken, bu ilkel detay hakkında her şeyi toplayıp özetleyebileceğimi düşündüm. Ama kondansatörü tanıdıkça, içinde saklı olan tüm sırların ve mucizelerin yüzde birini bile anlatmanın mümkün olmayacağını anlayınca şaşırdım...

Kondansatör zaten 250 yaşın üzerinde, ancak eskimeyi düşünmüyor bile.. Ayrıca, 1 kg “sıradan basit kapasitörler”, bir kilogram pil veya yakıt hücresinden daha az enerji depolar, ancak dışarı verebilir. daha fazla güç geliştirirken onlardan daha hızlı. - Kapasitörün hızlı boşalmasıyla, örneğin fotoğraf flaşlarında, optik pompalamalı darbeli lazerlerde ve çarpıştırıcılarda yüksek güçlü bir darbe elde edilebilir. Hemen hemen her cihazda kapasitörler vardır, bu nedenle yeni kapasitörleriniz yoksa deneyler için bırakabilirsiniz.

Kapasitör şarjı plakalarından birinin yükünün mutlak değeridir. Pandantif olarak ölçülür ve fazladan (-) veya eksik (+) elektronların sayısıyla orantılıdır. 1 kolye yükü toplamak için 6241509647120420000 elektrona ihtiyacınız vardır. Kibrit başı büyüklüğündeki bir hidrojen baloncuğunda, yaklaşık olarak aynı sayıda vardır.

Elektrotta yük biriktirme yeteneği karşılıklı itme ile sınırlı olduğundan, elektrota aktarımları sonsuz olamaz. Herhangi bir depolama gibi, bir kapasitör de iyi tanımlanmış bir kapasiteye sahiptir. Buna denir - elektrik kapasitansı. Farad cinsinden ve alana sahip plakalı düz bir kapasitör için ölçülür. S(her biri) bir mesafede bulunan D, kapasitans S 0 ε/d(en S>> D), nerede ε bağıl geçirgenliktir ve ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kondansatörün kapasitansı da q/U, nerede Q pozitif yük, sen levhalar arasındaki gerilimdir. Kapasitans, kapasitörün geometrisine ve dielektrikin dielektrik sabitine bağlıdır ve plakaların yüküne bağlı değildir.

Yüklü bir iletkende, yükler mümkün olduğunca birbirinden dağılmaya çalışır ve bu nedenle kapasitörün kalınlığında değil, su yüzeyindeki bir benzin filmi gibi metalin yüzey tabakasındadır. İki iletken bir kapasitör oluşturursa, bu fazla yükler birbirinin karşısında toplanır. Bu nedenle, kapasitörün neredeyse tüm elektrik alanı plakaları arasında yoğunlaşmıştır.

Her plakada, komşulardan uzak olacak şekilde yükler dağıtılır. Ve oldukça genişler: 120 V'a kadar şarj edilmiş 1 mm plakalar arasındaki mesafeye sahip bir hava kondansatöründe, elektronlar arasındaki ortalama mesafe, atomlar arasındaki mesafeden (0.1) binlerce kat daha fazla olan 400 nanometreden fazladır. -0.3 nm) ve bu, milyonlarca yüzey atomu için yalnızca bir fazladan (veya eksik) elektron olduğu anlamına gelir.

Eğer mesafeyi azalt plakalar arasında, çekici kuvvetler artacak ve aynı voltajda, plakalar üzerindeki yükler daha yoğun bir şekilde "geçebilecek". Kapasite artacak kapasitör. Leiden van Muschenbroek Üniversitesi'ndeki hiçbir şeyden şüphelenmeyen profesör de aynı şeyi yaptı. Dünyanın ilk yoğunlaştırıcısının kalın duvarlı şişesini (1745'te Alman rahip von Kleist tarafından icat edildi) ince bir cam kavanozla değiştirdi. Onu suçladı ve dokundu ve iki gün sonra uyandığında, Fransız krallığına bunun için söz verilmiş olsa bile deneyi tekrarlamayı kabul etmeyeceğini söyledi.

Plakalar arasına bir dielektrik yerleştirilirse, onu polarize ederler, yani oluşturduğu zıt yükleri çekerler. Bu durumda, plakalar daha yakınmış gibi aynı etki olacaktır. Göreceli geçirgenliği yüksek olan bir dielektrik, iyi bir elektrik alan taşıyıcısı olarak düşünülebilir. Ancak hiçbir taşıyıcı mükemmel değildir, bu nedenle mevcut olanın üzerine ne kadar harika bir dielektrik eklersek ekleyelim, kapasitörün kapasitansı yalnızca azalacaktır. Kapasitansı ancak bir dielektrik (veya daha iyisi - bir iletken) eklerseniz artırabilirsiniz. onun yerine zaten var ama daha küçük bir ε'ye sahip.

Dielektriklerde neredeyse hiç ücretsiz ücret yoktur. Hepsi ya kristal kafeste ya da moleküllerde - polar (dipolleri temsil eden) ya da değil. Dış alan yoksa, dielektrik polarize değildir, dipoller ve serbest yükler rastgele dağılır ve dielektrik kendi alanına sahip değildir. bir elektrik alanında polarize olur: dipoller alan boyunca yönlendirilir. Moleküler dipollerin sayısı çok olduğundan, yönlendirildiklerinde dielektrik içindeki komşu dipollerin artıları ve eksileri birbirini dengeler. Yalnızca yüzey yükleri dengelenmemiş olarak kalır - bir yüzeyde - birinde, diğerinde - diğerinde. Harici bir alandaki serbest yükler de sürüklenir ve ayrılır.

Bu durumda farklı polarizasyon süreçleri farklı hızlarda ilerler. Bir şey, neredeyse anında meydana gelen elektron kabuklarının yer değiştirmesidir, başka bir şey, moleküllerin, özellikle büyük olanların dönmesi ve üçüncüsü, serbest yüklerin göçüdür. Son iki işlem açıkça sıcaklığa bağlıdır ve sıvılarda katılara göre çok daha hızlıdır. Dielektrik ısıtılırsa, dipollerin dönüşleri ve yüklerin göçü hızlanır. Alan kapatılırsa, dielektrikin depolarizasyonu da anında gerçekleşmez. Termal hareket molekülleri orijinal kaotik durumlarına dağıtana kadar bir süre polarize kalır. Bu nedenle, polaritenin yüksek frekansla değiştiği kapasitörler için sadece polar olmayan dielektrikler uygundur: floroplastik, polipropilen.

Yüklü bir kondansatörü söküp tekrar monte ederseniz (plastik cımbızla), enerji hiçbir yere gitmez ve LED yanıp sönebilir. Demonte halde kondansatöre bağlarsanız bile yanıp sönecektir. Anlaşılabilir - sökme sırasında, plakalardan gelen yük hiçbir yere gitmedi ve kapasitans azaldığından ve şimdi plakalar yüklerle dolu olduğundan voltaj bile arttı. Bekle, bu gerilim nasıl arttı, çünkü o zaman enerji de büyüyecek mi? Gerçekten de, plakaların Coulomb çekiminin üstesinden gelerek sisteme mekanik enerji verdik. Aslında, bu sürtünme ile elektrifikasyonun hilesidir - elektronları atomların büyüklüğü kadar bir mesafede kancalamak ve onları makroskopik bir mesafeye sürüklemek, böylece voltajı birkaç volttan arttırmak (ve kimyasal bağlardaki voltaj budur). ) onlarca ve yüz binlerce volta kadar. Şimdi, sentetik bir ceketin neden giyildiğinde değil de sadece çıkarıldığında şok olduğu anlaşıldı mı? Dur, neden milyarlara kadar olmasın? Bir desimetre, üzerine elektron kaptığımız bir angstromdan milyarlarca kat daha mı büyüktür? Evet, çünkü bir elektrik alanında bir yükü hareket ettirme işi Denklem bölü d'nin integraline eşittir ve bu E, mesafe ile ikinci dereceden zayıflar. Ve ceket ile burun arasındaki tüm desimetrede moleküllerin içindeki alanla aynı alan olsaydı, o zaman bir milyar volt burnu tıklardı.

Bu fenomeni - kapasitör gerildiğinde voltajdaki artışı - deneysel olarak kontrol edelim. PMK018 denetleyicimizden veri almak ve ekranda görüntülemek için basit bir Visual Basic programı yazdım. Genel olarak bir tarafı folyo kaplı iki adet 200x150 mm textolite plaka alıp ölçüm modülüne giden telleri lehimliyoruz. Sonra bir tanesine - bir kağıt - bir dielektrik koyduk ve ikinci bir plaka ile kapladık. Plakalar tam oturmuyor o yüzden kalemin gövdesiyle üstlerine bastırıyoruz (eliniz ile bastırırsanız parazit oluşturabilirsiniz).

Ölçüm devresi basittir: R1 potansiyometresi, kapasitöre sağlanan voltajı (bizim durumumuzda 3 volttur) ayarlar ve S1 düğmesi, onu kapasitöre uygulamak veya uygulamamak için kullanılır.

Bu nedenle, düğmeye basın ve bırakın - solda gösterilen grafiği göreceğiz. Kondansatör, osiloskopun girişinden hızla boşalır. Şimdi deşarj sırasında plakalar üzerindeki basıncı boşaltmaya çalışalım - grafikte (sağda) voltaj tepe noktasını göreceğiz. Bu sadece istenen etkidir. Bu durumda kondansatörün plakaları arasındaki mesafe artar, kapasitans düşer ve dolayısıyla kondansatör daha da hızlı boşalmaya başlar.

Burada ciddi ciddi düşündüm.. Büyük bir icadın eşiğindeyiz gibi görünüyor... Sonuçta, plakalar birbirinden ayrıldığında üzerlerinde voltaj yükseliyorsa ve şarj aynı kalıyorsa, o zaman alabilirsin. iki kapasitör, plakaları bunlardan birinin üzerine itin ve maksimum genişleme noktasında sabit bir kapasitöre transfer yükü. Ardından plakaları yerlerine geri koyun ve aynı şeyi tersten yaparak diğer kapasitörü birbirinden ayırın. Teoride, her iki kapasitördeki voltaj, her döngüde belirli sayıda artacaktır. İyi fikir jeneratör için! Yeni yel değirmenleri, türbinler ve benzeri tasarımlar yaratmak mümkün olacak! Yani, harika ... kolaylık sağlamak için, tüm bunları zıt yönlerde dönen iki diske yerleştirebilirsiniz .... oh bu ne ... ah, bu bir okul elektrofor makinesi! 🙁

Bu tür voltajlarla uğraşmak elverişsiz olduğu için bir jeneratör olarak kök salmadı. Ancak nano ölçekte işler değişebilir. Nanoyapılardaki manyetik fenomenler, elektrik olanlardan birçok kez daha zayıftır ve daha önce gördüğümüz gibi, oradaki elektrik alanları çok büyüktür, bu nedenle moleküler elektrofor makinesi çok popüler hale gelebilir.

Bir enerji deposu olarak kapasitör

Enerjinin en küçük kapasitörde depolandığından emin olmak çok kolaydır. Bunu yapmak için şeffaf bir kırmızı LED'e ve sabit bir akım kaynağına ihtiyacımız var (9 voltluk bir pil iyidir, ancak kapasitörün nominal voltajı izin veriyorsa, daha büyük bir tane almak daha iyidir). Deneyim, kapasitörü şarj etmek ve ardından ona bir LED bağlamak (polariteyi unutmayın) ve nasıl yanıp söndüğünü izlemek. V karanlık oda onlarca picofarad kapasitörlerinden bile bir flaş görülebilir. Yüz milyon foton yayan yaklaşık yüz milyon elektron. Ancak bu sınır değildir, çünkü insan gözü çok daha zayıf ışığı fark edebilir. Daha az kapasiteli kapasitörler bulamadım. Fatura binlerce mikrofarad'a gittiyse, LED'e acıyın ve bunun yerine bir kıvılcım görmek için kapasitörü metal bir nesneye kısa devre yapın - kapasitörde enerji varlığının açık kanıtı.

Yüklü bir kapasitörün enerjisi, birçok yönden potansiyel mekanik enerji gibi davranır - bir yükün veya bir su deposunun yüksekliğine yükseltilmiş sıkıştırılmış bir yayın enerjisi (ve bir indüktörün enerjisi, aksine, kinetik enerjiye benzer) . Bir kapasitörün enerji biriktirme yeteneği, besleme voltajındaki kısa süreli düşüşler sırasında - saatlerden tramvaylara kadar - cihazların sürekli çalışmasını sağlamak için uzun süredir kullanılmaktadır.

Kondansatör ayrıca sallama, titreşim, ses, radyo dalgalarını veya elektrik şebekelerini tespit ederek üretilen "ebedi" enerjiyi depolamak için de kullanılır. Yavaş yavaş, bu tür zayıf kaynaklardan uzun bir süre boyunca biriken enerji, kablosuz sensörlerin ve diğer elektronik cihazların bir süre çalışmasına izin verir. Bu ilke, mütevazı güç tüketimine sahip cihazlar için (TV uzaktan kumandaları gibi) sonsuz "parmak" piline dayanmaktadır. Bu durumda, 500 milifarad kapasiteli bir kapasitör ve 10 ila 180 miliwatt arasında serbest güçle 4-8 hertz frekanslı salınımlar sırasında onu besleyen bir jeneratör vardır. Kalp atışları, ayakkabı tabanlarına çarpma, teknik ekipmanların titreşimleri gibi zayıf titreşimlerin enerjisini kondansatöre yönlendirebilen piezoelektrik nanotellere dayalı jeneratörler geliştirilmektedir.

Bir başka serbest enerji kaynağı da frenlemedir. Genellikle, bir araç yavaşladığında, enerji ısıya dönüştürülür, ancak depolanabilir ve daha sonra hızlanma sırasında kullanılabilir. Bu sorun özellikle her durakta yavaşlayan ve hızlanan toplu taşımada ciddi yakıt tüketimine ve egzoz emisyonları ile atmosferin kirlenmesine neden oluyor. 2010 yılında Saratov bölgesinde, "Elton" şirketi "Ecobus" - olağandışı "motor-tekerlek" elektrik motorları ve süper kapasitörlere sahip deneysel bir minibüs - enerji tüketimini% 40 azaltan fren enerjisi depolama cihazları yarattı. Energia-Buran projesinde geliştirilen malzemeleri, özellikle karbon folyoyu kullandılar. Genel olarak, SSCB'de oluşturulan bilim okulu sayesinde Rusya, elektrokimyasal kapasitörlerin geliştirilmesi ve üretiminde dünya liderlerinden biridir. Örneğin, Elton'un ürünleri 1998'den beri yurtdışına ihraç ediliyor ve son zamanlarda bu ürünlerin üretimi bir Rus şirketinin lisansı altında ABD'de başladı.

Bir modern kapasitörün kapasitesi (2 farad, soldaki fotoğraf) tüm dünyanın kapasitesinden binlerce kat daha fazladır. 40 Coulomb elektrik yükünü depolayabilirler!

Kural olarak, otomobilin elektrik kablolarındaki (güçlü bas vuruşları anlarında) tepe yükünü azaltmak için araç ses sistemlerinde kullanılırlar ve kapasitörün büyük kapasitansı nedeniyle, açıktaki tüm yüksek frekanslı parazitleri bastırırlar. -kurulu ağ.

Ancak elektronlar için bu Sovyet "dedesinin sandığı" (sağdaki fotoğraf) o kadar geniş değil, ancak 40.000 voltluk bir voltaja dayanabilir (tüm bu voltları kapasitör kasasına bozulmadan koruyan porselen kaplara dikkat edin). Bu, kapasitörün aynı anda patlama tarafından dışarıdan sıkıştırılan bir bakır boru üzerine boşaltıldığı "elektromanyetik bomba" için çok uygundur. Radyo ekipmanını devre dışı bırakan çok güçlü bir elektromanyetik darbe ortaya çıkıyor. Bu arada, bir nükleer patlamada, geleneksel olandan farklı olarak, uranyum çekirdeğinin bir kapasitör ile benzerliğini bir kez daha vurgulayan bir elektromanyetik darbe de serbest bırakılır. Bu arada, böyle bir kapasitör bir taraktan gelen statik elektrikle doğrudan şarj edilebilir, ancak elbette tam voltaja şarj olması uzun zaman alacaktır. Ancak van Muschenbroek'in üzücü deneyimini çok ağırlaştırılmış bir versiyonda tekrarlamak mümkün olacak.

Saçınıza bir dolma kalem (tarak, balon, sentetik iç çamaşırı vb.) sürerseniz, ondan gelen LED yanmaz. Bunun nedeni, fazla elektronların (saçtan alınan) her birinin plastiğin yüzeyinde kendi noktalarında tutulmasıdır. Bu nedenle, LED'in çıkışı ile bir elektrona çarpsak bile, diğerleri onun peşinden koşamayacak ve LED'in parıltısının çıplak gözle farkedilmesi için gerekli akımı yaratacaktır. Başka bir şey, şarjları bir dolma kalemden bir kapasitöre aktarırsanız. Bunu yapmak için, bir çıkış için kapasitörü alın ve dolma kalemi sırayla saça, ardından kapasitörün serbest çıkışına sürün. Neden ovmak? Kalemin tüm yüzeyinden elektron hasadını en üst düzeye çıkarmak için! Bu döngüyü birkaç kez tekrarlıyoruz ve LED'i kondansatöre bağlıyoruz. Yanıp sönecektir ve yalnızca polarite gözlemlenirse. Böylece kapasitör "statik" ve "sıradan" elektrik dünyaları arasında bir köprü oldu 🙂

Düşük voltajlı bir kondansatörün arızalanmasından korkarak bu deney için yüksek voltajlı bir kondansatör aldım, ancak bunun gereksiz bir önlem olduğu ortaya çıktı. Sınırlı bir şarj kaynağı ile kapasitör üzerindeki voltaj, güç kaynağının voltajından çok daha az olabilir. Bir kapasitör, büyük bir voltajı küçük bir voltaja dönüştürebilir. Örneğin, statik yüksek voltajlı elektrik - her zamanki gibi. Gerçekten de, herhangi bir fark var mı: kapasitörü 1 V veya 1000 V voltajlı bir kaynaktan bir mikrocoulomb ile şarj edin? Bu kapasitör, üzerindeki 1 μC'lik bir şarj, voltajı bir voltluk bir güç kaynağının voltajının üzerine çıkarmayacak kadar genişse (yani kapasitansı 1 μF'den yüksekse), o zaman bir fark yoktur. Sadece, eğer kolyeler zorla sınırlandırılmazsa, o zaman daha fazlası yüksek voltajlı bir kaynaktan koşmak isteyecektir. Evet ve kapasitörün terminallerinde salınan termal güç daha büyük olacaktır (ve ısı miktarı aynı, sadece daha hızlı serbest bırakılacak, bu yüzden güç daha büyük).

Genel olarak, görünüşe göre, 100 nF'den fazla olmayan herhangi bir kapasitör bu deney için uygundur. Daha fazlasını yapabilirsiniz, ancak LED için yeterli voltajı elde etmek için şarj edilmesi uzun zaman alacaktır. Öte yandan, kondansatördeki kaçak akımlar küçükse, LED daha uzun süre yanacaktır. Bu prensipte, bir konuşma sırasında saçınıza sürtünerek bir cep telefonunu şarj etmek için bir cihaz yaratmayı düşünebilirsiniz 🙂

Mükemmel bir yüksek voltajlı kapasitör bir tornavidadır. Aynı zamanda sapı bir dielektrik görevi görür ve metal çubuk ve insan eli plaka görevi görür. Saça sürtünen bir dolma kalemin kağıt parçalarını çektiğini biliyoruz. Saçınıza bir tornavida sürerseniz, hiçbir şey çıkmaz - metalin proteinlerden elektron alma yeteneği yoktur - kağıtları çekmedi, çekmedi. Ancak bir önceki deneyde olduğu gibi şarjlı bir dolma kalemle ovalarsanız, tornavida düşük kapasitesi nedeniyle hızla yüksek voltaja şarj olur ve kağıtlar ona çekilmeye başlar.

Bir tornavida ve LED'den parlıyor. Fotoğrafta flaşının kısa bir anını yakalamak gerçekçi değil. Ancak - üssün özelliklerini hatırlayalım - flaşın sönmesi uzun sürüyor (kamera deklanşörünün standartlarına göre). Ve şimdi benzersiz bir dilsel-optik-matematiksel fenomenin tanıkları olduk: katılımcı kameranın matrisini ortaya çıkardı!

Ancak, neden bu tür zorluklar - video çekimi var. LED'in oldukça parlak bir şekilde yanıp söndüğünü gösterir:

Kondansatörler yüksek voltajlara yüklendiğinde, aşağıdakilerden oluşan kenar etkisi rolünü oynamaya başlar. Plakalar arasına havaya bir dielektrik yerleştirilirse ve bunlara kademeli olarak artan bir voltaj uygulanırsa, belirli bir voltaj değerinde, karakteristik gürültü ve karanlıkta parlama ile tespit edilen plakanın kenarında sessiz bir deşarj meydana gelir. . Kritik voltajın büyüklüğü kaplamanın kalınlığına, kenarın keskinliğine, dielektrik tipine ve kalınlığına vb. bağlıdır. Dielektrik ne kadar kalınsa cr o kadar yüksek olur. Örneğin, dielektrikin dielektrik sabiti ne kadar yüksekse, o kadar düşüktür. Kenar etkisini azaltmak için, plakaların kenarları yüksek elektriksel mukavemete sahip bir dielektrik içine gömülür, dielektrik conta kenarlarında kalınlaştırılır, plakaların kenarları yuvarlatılır ve kademeli olarak azalan voltajlı bir bölge oluşturulur. plakaların kenarlarını yüksek dirençli bir malzemeden plakaların kenarlarını yaparak, seri bağlı birkaç kondansatöre ayırarak bir kapasitör başına voltajı düşürerek.

Elektrostatiğin kurucu babalarının elektrotların ucunda bilye olmasını bu yüzden sevmişlerdir. Görünüşe göre bu bir tasarım özelliği değil, havaya yük akışını en aza indirmenin bir yolu. Gidecek başka bir yer yok. Topun yüzeyindeki bir bölümün eğriliği daha da azaltılırsa, komşu bölümlerin eğriliği kaçınılmaz olarak artacaktır. Ve burada, görünüşe göre, elektrostatik durumlarımızda, önemli olan yüzeyin ortalama değil maksimum eğriliğidir, ki bu elbette top için minimumdur.

Hmm .. ama vücudun kapasitesi bir yük biriktirme yeteneğiyse, pozitif ve negatif yükler için muhtemelen çok farklıdır .... Vakumda küresel bir kondansatör hayal edelim… Enerji santrallerini ve gigawatt-saatleri ayırmadan kalbimizin derinliklerinden negatif yükleyelim (düşünce deneyi bunun için iyidir!)… ama bir noktada çok fazla fazlalık olacak. bu top üzerindeki elektronlar, sadece böyle elektronegatif kalabalıkta olmamak için, vakum boyunca etrafa saçılmaya başlayacaklar. Ancak bu, pozitif bir yükle olmayacak - elektronlar, ne kadar az kalmış olursa olsun, kapasitörün kristal kafesinden hiçbir yere uçmayacak.
Pozitif kapasitans açıkça negatif kapasitanstan çok daha büyükse ne olur? Değil! Elektronlar aslında bizi şımartmak için değil, atomları bağlamak için ve gözle görülür bir parçası olmadan orada olduklarından, kristal kafesin pozitif iyonlarının Coulomb itmesi, en zırhlı kapasitörü anında toza üfleyecektir 🙂

Aslında, ikincil bir astar olmadan, kapasitörün "tek yarımlarının" kapasitansı çok küçüktür: 2 mm çapında ve 1 m uzunluğunda tek bir tel parçasının elektrik kapasitansı yaklaşık 10 pF'dir ve tüm dünya 700 mikrofaraddır.

Plakaların boyutlarının doğru ölçümlerine dayanan fiziksel formülleri kullanarak kapasitansını hesaplayarak mutlak bir kapasitans standardı oluşturmak mümkündür. Ülkemizde iki yerde bulunan en doğru kapasitörler bu şekilde yapılır. Devlet standardı GET 107-77, FSUE SNIIM'de bulunur ve kapasitansı ışık hızı ve uzunluk ve frekans birimleri açısından yüksek doğrulukla hesaplanan 4 desteklenmeyen koaksiyel silindirik kapasitörden oluşur. - doğrulama için getirilen kapasitörlerin kapasitanslarını standart bir (10 pF) ile karşılaştırmanıza izin veren frekans kapasitif karşılaştırıcı, 1-100 MHz frekans aralığında (soldaki fotoğraf)% 0.01'den daha az bir hatayla.

Federal Devlet Üniter Girişimi VNIIM'de bulunan Standart GET 25-79 (sağdaki fotoğraf). DI. Mendeleev, bir vakum ünitesinde bir tasarım kondansatörü ve bir interferometre, kapasitans ölçüleri ve bir termostat ile tamamlanmış bir kapasitif transformatör köprüsü ve stabilize bir dalga boyuna sahip radyasyon kaynakları içerir. Standart, elektrotların uzunluğu belirli bir sayıda oldukça kararlı ışık radyasyonu dalga boyu ile değiştiğinde, hesaplanmış bir kapasitörün çapraz elektrotlarının bir sisteminin kapasitansındaki artışları belirlemek için bir yönteme dayanmaktadır. Bu, %0,0005'ten daha iyi bir doğrulukla 0,2 pF'lik doğru bir kapasitans değerinin korunmasını sağlar

Ancak Mitino'daki radyo pazarında, %5'ten daha yüksek bir doğruluğa sahip bir kapasitör bulmayı zor buldum 🙁 Peki, en sevdiğimiz PMK018 üzerinden voltaj ve zaman ölçümlerine dayalı formülleri kullanarak kapasitansı hesaplamaya çalışalım. Kapasiteyi iki şekilde hesaplayacağız. İlk yöntem, deşarjın farklı anlarında ölçülen, üssün özelliklerine ve kapasitör üzerindeki gerilimlerin oranına dayanmaktadır. İkincisi - deşarj sırasında kondansatör tarafından verilen yükün ölçümünde, akımın zamanla entegre edilmesiyle elde edilir. Akım grafiği ve koordinat eksenleri tarafından sınırlanan alan, kondansatör tarafından verilen yüke sayısal olarak eşittir. Bu hesaplamalar için kapasitörün boşaldığı devrenin direncini tam olarak bilmeniz gerekir. Bu direnci bir elektronik tasarımcıdan 10 kΩ hassas dirençle ayarladım.

Ve işte deneyin sonuçları. Katılımcının ne kadar güzel ve pürüzsüz olduğuna dikkat edin. Sonuçta, bir bilgisayar tarafından matematiksel olarak hesaplanmaz, doğrudan doğanın kendisinden ölçülür. Ekrandaki koordinat ızgarası sayesinde, üssün özelliğinin tam olarak gözlemlendiği açıktır - düzenli aralıklarla eşit sayıda azalma (ekranda bir cetvelle ölçtüm bile 🙂 Böylece görüyoruz ki fiziksel formüller etrafımızdaki gerçekliği yeterince yansıtıyor.

Gördüğünüz gibi, ölçülen ve hesaplanan kapasitans, nominal değerle (ve Çin multimetrelerinin okumalarıyla) yaklaşık olarak çakışıyor, ancak tam olarak değil. Hangisinin hala doğru olduğunu belirlemek için bir standart olmaması üzücü! Ucuz veya evde bulunabilen bir kapasitans standardı bilen varsa, yorumlarda buraya yazdığından emin olun.

Güç elektrik mühendisliğinde, dünyanın ilk kondansatörü 1877'de Pavel Nikolaevich Yablochkov tarafından kullanıldı. Lomonosov kapasitörlerini basitleştirdi ve aynı zamanda geliştirdi, kesir ve folyoyu sıvı ile değiştirdi ve bankaları paralel olarak bağladı. Sadece Avrupa'yı fetheden yenilikçi ark lambalarının icadına değil, aynı zamanda kapasitörlerle ilgili bir dizi patente de sahiptir. İletken sıvı olarak tuzlu su ve kavanoz olarak bir cam kavanoz sebze kullanarak bir Yablochkov kondansatörü kurmaya çalışalım. Sonuç, 0.442 nF'lik bir kapasitanstı. Kavanozu geniş bir alana sahip ve birçok kez daha az kalınlığa sahip bir plastik torba ile değiştirirsek, kapasitans 85,7 nF'ye yükselecektir. (Önce torbayı suyla dolduralım ve kaçak akımları kontrol edelim!) Kondansatör çalışıyor - hatta LED'i yanıp sönmenize bile izin veriyor! Elektronik devrelerde de işlevlerini başarıyla yerine getiriyor (geleneksel bir kondansatör yerine jeneratöre dahil etmeye çalıştım - her şey çalışıyor).

Su burada iletken olarak çok mütevazı bir rol oynar ve folyo varsa, onsuz yapabilirsiniz. Yablochkov'un ardından biz de aynısını yapacağız. İşte 130 pF kapasiteli bir mika ve bakır folyo kapasitör.

Metal plakalar yalıtkana mümkün olduğunca yakın oturmalıdır ve plaka ile dielektrik arasına ek kayıplara neden olacak bir yapıştırıcının sokulmasından kaçınılmalıdır. alternatif akım. Bu nedenle, şimdi, plakalar olarak, esas olarak metal kullanılır, dielektrik (cam) üzerine kimyasal veya mekanik olarak biriktirilir veya sıkıca bastırılır (mika).

Mika yerine bir sürü farklı dielektrik kullanabilirsiniz, dilediğiniz gibi. Ölçümler (eşit kalınlıktaki dielektrikler için), havanın ε en küçüğü, floroplastta daha fazla, silikonda daha fazla ve mika daha da fazla ve kurşun zirkonat titanatta çok büyük. Bilime göre, olması gereken tam olarak budur -sonuçta, floroplastta elektronların florokarbon zincirleriyle sıkı bir şekilde zincirlendiği ve yalnızca hafifçe sapabileceği söylenebilir- bir elektronun atomdan atoma atlayabileceği hiçbir yer yoktur.

Farklı dielektrik sabitleri olan maddelerle bu tür deneyleri kendiniz yapabilirsiniz. Sizce hangisi en yüksek dielektrik sabitine sahip, damıtılmış su veya yağ? Tuz ya da şeker? Parafin mi sabun mu? Niye ya? Geçirgenlik pek çok şeye bağlıdır… bu konuda bir kitap yazılabilir.

Bu kadar? 🙁

Hayır hepsi değil! Önümüzdeki hafta devamı gelecek! 🙂

Kapasitör - çocuklar için oyuncak değil

(Pioneer Wisdom Arşivi)

Korku dışı filmden korkunç bir hikaye

“Yüklenmiş bir yüksek voltajlı kapasitör, bir doğru akım kaynağına bağlanabilir. Doğru akımın alternatif akımdan daha az tehlikeli olduğuna inanılmaktadır. Tecrübelerime dayanarak, katılmıyorum. Bir ev elektrik prizine "takarsanız" seğirirsiniz. Çıkıştaki akımın frekansı 50 Hz olmasına ve kişinin bu kadar hızlı bir olaya tepki verecek zamanı olmamasına rağmen, yine de kasılmalar sırasında kendinizi elektrik akımının etkisinden kurtarma şansınız olacaktır. Sonuçta, çıkıştaki voltaj saniyede 50 kez sıfırdır. Güçlü bir DC kaynağına "bağlanıyorsanız", başka seçenek yoktur. Kaslarınız güçlü bir şekilde kasılacak ve onları gevşetmek için hiçbir irade gücü yeterli olmayacaktır. Bir DC kaynağına yapıştırılacaksınız. Aynı zamanda karkasınız ısınacak ve yavaş yavaş kömüre dönüşecektir. Korku!
Yüklü bir yüksek voltajlı kapasitörün zarar verici etkisi biraz farklıdır ve belirli koşullara bağlıdır. Bununla birlikte, her durumda, yüklü bir kapasitörün elektrotlarına dokunmaktan kesinlikle hoş bir his duymayacaksınız. Kesinlikle! Kömürleşmeye vaktin olmayacak ama toplar alnına tırmanacak. Piliç ... ve sen zaten cennettesin! Özellikle ciddi durumlarda, korkunç derecede büyük bir şarjla (sayılar hakkında konuşmayalım), kapasitör sizi bir ısıtma yastığı gibi parçalara ayıracaktır. Toplar odanın bir köşesinde olacak ve alın odanın diğer köşesinde olacak.
Kısaca söylemek gerekirse, uyanık olmak! Yüksek voltajlı ekipmanlarla çalışırken, gereğinden az yapmaktansa aşırıya kaçmak daha iyidir.”

Kondansatör, darbeli lazerlerin güç kaynağındaki ana unsurlardan biridir. Flaş lambalarına güç sağlamak ve ayrıca darbeli gaz deşarj lazerlerini pompalamak için yüksek voltajlı bir kapasitör kullanılır. Kapasitör parametreleri, spesifik lazer tipine bağlı olarak seçilir. Belirleyici faktörler, kapasitans, çalışma voltajı, dalga direnci ve kapasitörün öz endüktansı gibi miktarlardır. Pompa enerjisi, kapasitörün kapasitansına ve çalışma voltajına bağlıdır. Bir kapasitörün enerjisi basit bir formül kullanılarak hesaplanır

E \u003d CU 2 / 2, burada E kapasitörün enerjisidir

C - kapasitör kapasitansı

U - kapasitör şarj voltajı

Kondansatör küçük bir yükten boşaldığında geçecek akımın büyüklüğü dalga direncine bağlıdır. Kondansatörün empedansı ne kadar düşükse, akım o kadar yüksek olur. dalganın içine direnç formülle hesaplanır

ρ ila = √(L ila /C ila), burada ρ ila -vkapasitör empedansı

L - endüktans kapasitör

C'den - kapasitör kapasitesi

Kondansatörün yüke enerji aktarım hızı, kapasitörün öz endüktansına bağlıdır. Kondansatörün endüktansı ne kadar düşükse, pompa darbesinin ön tarafının dikliği o kadar yüksek olur. Bir kapasitörde endüktans nereden geliyor? Gerçek şu ki, kapasitör plakaları bir akım iletkenidir ve akımın içinden geçtiği iletken bir endüktansa sahiptir. Kondansatör sadece iki plakadan oluşsa bile, gerçek devre Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi kondansatör.

Bu, kapasitör plakaları arasındaki dielektrik ve kapasitörün tüm akım taşıyan elemanlarının spesifik direncine bağlı olan aktif dirençli R'ye sahip klasik bir salınım devresidir. Böylece kapasitörün şarj ve deşarjı anında gerçekleşmez, salınımlı bir karaktere sahiptir. Salınım frekansı, kapasitörün öz endüktansının hesaplandığı Thompson formülü ile belirlenir.

Neresi L - kendi endüktansı kapasitör

C'den - kapasitör kapasitesi

F p - temel rezonans frekansı

Tabii ki, kapasitörün enerjisi ne kadar yüksek olursa, pompa gücü o kadar büyük olur. Bununla birlikte, kapasitörün kapasitansının artmasıyla, pompa darbesinin süresi de artar. Pompalama süresi temel öneme sahip değilse, yüksek voltajlı elektrolitik kapasitörler lazer işlemi için uygundur. Bu tür kapasitörler, örneğin bir yakut veya neodim lazeri pompalamak için kullanılabilir. Tabii ki, 3 kV'luk bir çalışma voltajında 1000 mikrofarad'a sahip bir konder elde etmek sorunludur. Ancak bu sorun, bir kapasitör bankası kullanılarak kolayca çözülür. Bireysel kapasitörler seri bağlandığında, toplam şarj voltajı artar ve kapasitörler paralel bağlanarak kapasite artırılabilir. Radyo mühendisliği mağazalarında, örneğin 150 mikrofarad x 450 V olan elektrolitik kapasitörler satın alabilirsiniz.

Bu kapasitörlerden herhangi bir kapasite ve çalışma voltajı için bir banka yapabilirsiniz.
Aşağıdaki şekil, bir 30uF x 2kV kapasitöre eşdeğer bir kapasitör bankası örneğini göstermektedir.

Pompa süresinin mümkün olduğu kadar kısa olması gerekiyorsa, elektrolitik kapasitörler artık lazerle çalışmaya uygun değildir ve darbe kapasitörleri satın alınmalıdır. Ne yazık ki, yüksek voltajlı darbe kapasitörleri, radyo mühendisliği mağazalarında nadir bulunan bir üründür. Chip and Dip mağazasında, şirketten yüksek voltajlı kapasitörler stoklayabilirsiniz. MURATA».

Bununla birlikte, bu tür kapasitörlerin maksimum voltajı, 1 nF kapasitans ile 15 kV ile sınırlıdır. Bu tür kapasitörler, ev yapımı nitrojen lazerlerini veya metal buhar lazerlerini pompalamak için kullanılabilir.
Boya lazerlerinin pompalanması için 100 - 1000 adet paralel bağlı kapasitör gereklidir. ~ 80 ruble / parça düzeyinde böyle bir konder maliyeti göz önüne alındığında, tüm zevk amatörlere en az 8.000 rubleye mal olacak. Bu yüzden hala bir grup kapasitörden tek bir banka lehimlemeniz gerekiyor.
Lazerleri pompalamak için de uygun olan KVI-3 tipi kapasitörleri İnternet üzerinden satın alabilirsiniz, ancak fiyatları daha da pahalı olacaktır (~ 200 ruble / adet).

Ayrıca, bir boya lazerini pompalamak için oldukça uygun olan KPIM tipi kapasitörler İnternet üzerinden satın alınır.

Bu kapasitörler etkileyici performansa sahiptir. Çalışma voltajı, 0,1 - 240 mikrofarad kapasitör kapasitansı ile 5 - 100 kV aralığında olabilir. Ama nabız frekansı< 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.
Para yoksa, ancak gerçekten istiyorsanız, o zaman ev yapımı yüksek voltajlı bir kapasitör üretimi olan mastürbasyona geçiyoruz.

Ev yapımı yüksek voltajlı kondansatör

Kondansatör devresi basittir, ancak işte bu devreyi formda uygulamanın zorlukları bitmiş inşaat kapasitörün artan çalışma voltajı ile artar. Başlangıç olarak, hava ile ayrılmış iki plakadan basit bir kapasitör için olası seçenekleri analiz edeceğiz. Şekil 1, yüklü bir kapasitörün plakalarını göstermektedir. Düşük endüktanslı bir kapasitör yapmanız gerekiyorsa, akım taşıyan tüm elemanları kısaltmaya çalışmalısınız. Ayrıca manyetik alanı azaltmak için deşarj sırasında kapasitör plakalarındaki akımların yönü zıt olmalıdır. Akımların yönü, kapasitörün elektrotlarının bağlandığı yere bağlıdır. Kondansatörün elektrotları Şekil 2'de gösterildiği gibi merkezdeki plakalara bağlanırsa kapasitörün endüktansı en küçük olacaktır.

Aslında, bu şemaya göre ticari seramik kapasitörler üretilmektedir. Sadece yüksek voltajlı kapasitörler için korona deşarjlarının oluşmasını önlemek için plakalar daire şeklindedir. Olası seçenekler elektrotların kondansatör plakalarına bağlantısı ve deşarj sırasındaki akımların yönleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekil 3'teki devre, kapasitörün minimum endüktansına karşılık gelir. Bu şemaya göre, kısa bir pompa darbesi gerekiyorsa bir kapasitör üretilmesi gerekir.
Düz bir kapasitörün kapasitansı aşağıdaki formülle hesaplanır:

astarlarkapasitör

S, kapasitör plakalarının alanıdır

D, kondansatörün plakaları arasındaki dielektrik kalınlığıdır.

Formülden de anlaşılacağı gibi, kapasitörün kapasitansını arttırmak için dielektrik kalınlığını azaltmak ve kapasitör plakalarının alanını artırmak gerekir. Dielektrik malzemenin dielektrik dayanımına bağlı olarak, dielektrik kalınlığını belirli bir sınıra kadar azaltmak mümkündür. Bu sınırın altında dielektrik bozulma meydana gelir ve kapasitör atılabilir. Plakaların alanındaki bir artış, kapasitörün boyutunda bir artışa yol açar. Kondansatörün kompaktlığı için, plakaları ya yuvarlanır (rulo teknolojisi) veya bir paket halinde birleştirilir (paket teknolojisi).

rulo teknolojisi

Bir kondansatörün üretilmesi için rulo teknolojisi, uzun plaka şeritleri sarıldığında kapasitör plakalarının düzenlenmesi, böylece kapasitörün boyutunun küçültülmesi için bir yöntem olarak anlaşılmaktadır. Şematik olarak, böyle bir kapasitör, aşağıdaki şekilde gösterilen bir şerit çizgisidir.

Bir kapasitör yapmak için plastik sargıya, gıda sınıfı alüminyum folyoya, bir teneke kutudan (örneğin, "yoğunlaştırılmış süt") teneke şeritlere ve yapışkan şeride ihtiyacınız olacak. Polietilen film, inşaat pazarından veya Ev Eşyaları mağazasından satın alınabilir. En kalın filmi (~200 mikron) almak daha iyidir, ancak 100 mikronluk bir film de işe yarayacaktır. Sadece film tüketimi daha fazla olacaktır. Ana şey, filmin yüzeyinde çizik ve delinme olmamasıdır. Polietilen film, kapasitör plakalarını ayıran bir dielektrik görevi görecek ve kapasitörün güvenilirliği, film yüzeyinin kalitesine bağlıdır. Filmin yüzeyindeki herhangi bir leke veya saç, sonunda filmi parçalayacak olan bir korona deşarjı kaynağı olacaktır.
Her şeyden önce, kapasitörün çalışma voltajını belirlemeniz gerekir. Polietilen filmin kalınlığının seçimi buna bağlıdır. Polietilenin dielektrik dayanımı 40 - 60 kV/mm aralığındadır. Bu, 100 μm'lik bir film kalınlığında, kapasitörün sınırlayıcı çalışma voltajının ~ 5 kV olacağı anlamına gelir.
200 μm film kalınlığında, kapasitörün sınırlayıcı çalışma voltajı ~ 10 kV olacaktır. Çalışma voltajını artırmak için, üst üste bindirilmiş birkaç film katmanı kullanmanız yeterlidir.
Kondansatörü Şekil 3'teki şemaya göre üreteceğiz (yukarıya bakın).

Kondansatör plakalarının her biri kendi polietilen film zarfına yerleştirilecektir. Zarf, ikiye katlanmış keyfi boyutta bir polietilen film şerididir. Şerit ne kadar uzun olursa, kapasitörün olası kapasitansı o kadar yüksek olur. Kondansatör plakaları arasında bir hava boşalmasının oluşmasını önlemek için şeridin genişliği, kapasitör plakalarının genişliğinden biraz daha büyük yapılır.

Kondansatör elektrotları, ~ 1 cm genişliğinde dikdörtgen bir şerit şeklinde konserve kutusundan kesilir.Kalay şeridin uzunluğu isteğe bağlıdır, ancak polietilen filmin genişliğinden daha az değildir. Korona deşarjlarını önlemek için teneke şeridin uçları bir dosya ile yuvarlatılmıştır (aşağıdaki Şekil 7). Aktif direnci azaltmak için, teneke şerit birkaç kat alüminyum folyo ile sarılır (aşağıdaki Şekil 8).
Kondansatörün elektrotları arasında bir kıvılcım boşalmasının oluşmasını önlemek için, bir ucunda yapışkan bantla sabitlenmiş birkaç kat polietilen film ile bir kalay şeridi sarılır (aşağıdaki Şekil 9).

Kondansatör plakaları, dikdörtgen bir alüminyum folyo şeridi şeklinde kesilir. Astarın boyutları, biraz daha küçük boyutlar polietilen zarf. Alüminyum şeridin uçları korona boşalmasını önlemek için makasla yuvarlatılmıştır.
Elektrot, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yapışkan bant ile astar üzerine sabitlenir.

Kondansatör plakası, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir polietilen film üzerine yerleştirilmiştir.

Daha sonra plastik film aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ikiye katlanır.

İkinci kapasitör plakası da aynı şekilde hazırlanır.
Artık şeritleri rulo haline getirebilirsiniz. Polietilen şeritler çok uzunsa, ruloyu odanın zemininde yuvarlamak daha kolaydır.
Polietilen filmden kapasitör plakalı bir zarf zemine serilir ve üzerine kapasitör plakalı ikinci bir zarf her iki plaka birbirine paralel olacak şekilde yerleştirilir (aşağıdaki Şekil).

Rulo, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi elektrotlardan başlayarak sarılır.

Polietilen zarfın içindeki alüminyum folyo sabit olmadığı için rulo sarılırken kapasitör plakalarının birbirine paralel kalmasına ve polietilen filmden sürünerek çıkmamasına dikkat edilmelidir. Katlanmış rulo, yalnızca bir bağ görevi gören değil, aynı zamanda ruloyu sabitleyen ve polietilen filmin çözülmesini önleyen yapışkan bant ile mümkün olduğunca sıkı bir şekilde çekilir.
Üretilen kondansatör aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Hava yoluyla bozulmayı önlemek için, kapasitör elektrotları birbirinden hafifçe bükülür. Ancak, 10 kV'dan fazla kapasitör çalışma voltajlarında kapasitör elektrotları arasına 3-4 mm kalınlığında bir pleksiglas plaka takmak daha iyidir. Plakanın boyutları, kapasitörün çalışma voltajına göre seçilir. Pleksiglas plakanın amacı, kapasitörün elektrotları arasındaki elektrik alan kuvvetini azaltmak ve böylece hava yoluyla elektrotlar arası bozulmayı önlemektir.
Üretilen kondansatörün kapasitansı dijital LC metre ile ölçülebilir.

toplu teknoloji

Bir kapasitörün toplu üretim teknolojisi, kısa plaka şeritleri birbiri üzerine bindirildiğinde bir paket oluşturacak şekilde kapasitör plakalarının düzenlenmesi için bir yöntem olarak anlaşılır.

Şematik olarak, böyle bir kapasitör aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

en çok basit bir şekilde yığın teknolojisini kullanarak bir kapasitör üretmek, radyo pazarından veya bir mağazadan (örneğin, Chip ve Dip) satın alınabilen çift taraflı bir folyo getinax kullanacaktır. Çift taraflı folyolu getinaks neredeyse bitmiş bir kapasitördür (aşağıdaki Şekil 1). Havada elektrotlar arası bozulmayı önlemek ve elektrotları levhanın her iki yüzeyine bağlamak için (aşağıda Şekil 3) sadece levhanın çevresi etrafındaki bir bakır şeridi her iki taraftan çıkarmak (aşağıda Şekil 2) kalır.
Her şey! Kondansatör hazır!

Tabii ki, böyle bir kapasitörün kapasitansı küçük olacaktır. Ancak, artıdan artıya ve eksiden eksiye bağlayarak birkaç sayfayı üst üste koyarsanız, önemli bir kapasite elde edebilirsiniz. Ne yazık ki, getinaks ve textolite en çok değil en iyi malzeme yüksek voltaj teknolojisi için. Bu malzemelerin dielektrik dayanımı ~ 18 kV/mm'dir. Bu, satıştaki en yaygın 1.5 mm kalınlığındaki getinax folyo tabakasının ~ 20 kV'a kadar şarj edilebileceği anlamına gelir. Daha yüksek bir şarj voltajı ile getinax'ın bozulma olasılığı artar. Ek olarak, büyük bir kapasiteye ihtiyaç duyulursa, böyle bir ev yapımı kapasitörün üretim maliyeti çok yüksek olacaktır.
Daha ucuz, ancak zahmetli, plastik film ve gıda sınıfı alüminyum folyo kullanılarak yüksek voltajlı bir kapasitörün üretimi olacaktır. Aşağıda, yığın teknolojisini kullanarak bir kapasitör üretme tekniğinin bir çeşidi bulunmaktadır.

Her şeyden önce, plastik film kalınlığının seçimini belirleyen kapasitörün çalışma voltajını belirliyoruz. Polietilenin dielektrik dayanımının 40 - 60 kV/mm aralığında olduğunu bir kez daha hatırlatalım. Büyük bir kapasitörün üretimi için önemli miktarda hem alüminyum folyo hem de polietilen film gerekli olacaktır. Ayrıca kondansatör paketini bağlamak için iki adet kalın (4 - 5 mm) dielektrik levhaya (ev yapımı ürünlerimde pleksiglas kullanılmaktadır) ihtiyacınız olacak.
Her bir kapasitör plakası, korona deşarjlarını önlemek için uçları makasla yuvarlatılmış bir alüminyum folyo şerididir. Her plaka, alüminyum folyodan kesilen ve plaka üzerine yapışkan bant ile sabitlenen bir kontak şeridi aracılığıyla aynı polariteye sahip diğer plakalara bağlanır (aşağıdaki şekil).

Boyutları birkaç olan bir polietilen filmden bir şerit kesilir. daha fazla boyut kapasitör plakaları. Yapışkan bant kullanılarak film üzerine bir alüminyum folyo şeridi sabitlenir (aşağıdaki şekil).

Daha sonra film ikiye katlanır ve kapasitör plakasının her iki tarafında bir dielektrik katman oluşturur (aşağıdaki şekil).

Zıt kutuplu bir kapasitör plakası da yapılır. Daha sonra plakalar üst üste bindirilir (aşağıdaki şekil).

Prensip olarak, kapasitör hazırdır. Sadece dielektrik plakalar yardımıyla plakaları birbirine bastırmak ve tüm paketi çekip çıkarmak gerekir. Bununla birlikte, kapasitörün kapasitansı ihmal edilebilir olacaktır. Kapasitansı artırmak için kapasitör plakalarının sayısını artırmanız gerekir. Aşağıdaki şekilde birkaç plakalı bir kapasitörün kesiti gösterilmektedir.

Bu şemaya göre, herhangi bir kapasite ve çalışma voltajı için bir kapasitör yapabilirsiniz. En az 1.000.000 V. Temel sınırlama, kapasitörün yerleştirileceği odanın boyutudur. Kapasitans arttıkça kapasitörün boyutu da artar. Çalışma gerilimi 20 kV olsa bile kapasitansın arttırılması kapasitörün dönmesine neden olacaktır...

... kondansatör döner ...

... odanın içi için zarif bir komidin haline getirin.

Ve kapasitör plakalarının paketi ne kadar kalınsa, onu çıkarmak için o kadar fazla çaba gerekir. Kalın dielektrik plakalar, arasına tüm plaka paketinin yerleştirildiği paketin büzülmesini kolaylaştırmaya yardımcı olacaktır.

Bir seçenek olarak, aşağıdaki şekil, hem kapasitör kasası görevi görecek hem de plaka paketini sıkıştıracak 5 mm kalınlığında iki Pleksiglas plakayı göstermektedir. Üst plakada, tüm uzunluk boyunca plastik bağlar için oluklara sahip elektrotlar arası bir ayırıcı bölme yapıştırılmıştır.

Plaka paketinin tamamı alt dielektrik plakanın üzerine yerleştirilir ve üst plaka paketin üzerine bindirilir. Ardından, mümkün olduğunca üst plaka (kollar, bacaklar, abs vb. ile) alttakine bastırılır. Sıkıştırılan plakalar plastik bağ ile sabitlenir.
Bitmiş sıkıştırılmış kapasitör plaka paketi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Paketi sıkıştırıp sabitledikten sonra kondansatör plakalarının kontak şeritlerini sabitleyebilirsiniz. Kontak şeritlerini sabitleme şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Yukarıda açıklanan haddelenmiş veya paket teknolojisine göre yapılan "kuru" bir kapasitörün avantajı, kapasitör yüksek frekanslı devrelerde çalıştığında önemli olan az miktarda elektrik yükü sızıntısıdır. Bununla birlikte, böyle bir kapasitörün ayrıca önemli bir dezavantajı vardır, yani plakalar arasında hava bulunması. Plakaların sıkışması ne kadar güçlü olursa olsun, aralarında her zaman hava olacaktır. Kendi başına havanın varlığı, kapasitörün enerji özelliklerini hiçbir şekilde etkilemez. "Kuru" kapasitörler, 1 kV'a kadar doğrultulmuş voltajın dalgalanmalarını yumuşatmaya yarayan depolama kapasitörleri olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, şarj voltajındaki bir artışla, hava iyonlaşmaya başlar ve bu, > 10 kV'luk bir voltaj kaynağına bağlandığında kapasitörün karakteristik tıslamasında kendini gösterir. Tıslama, sonunda kapasitör plakaları arasındaki dielektrikte bir bozulmaya yol açan korona deşarjlarının meydana gelmesinden kaynaklanır. Ve kapasitörü, darbeli bir kapasitörün çalışması için tipik olan kısa devre modunda kullanırsanız, korona deşarjlarının tezahürü maksimum olacaktır. Kondansatörün plakaları arasında ideal bir film yüzeyi olsa bile, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, kapasitörün hızlı boşalması anında alüminyum folyo kenarının çevresi boyunca korona boşalmaları meydana gelecektir.

Ev yapımı bir kapasitördeki korona deşarjlarının parıltısı, karanlık bir odada görülebilir.

Korona deşarjlarının meydana gelmesi nedeniyle, ticari yüksek voltajlı kapasitörler her zaman ilk olarak havadan daha büyük bir dielektrik mukavemetine sahip olan ve ikincisi, herhangi bir sıvının dielektrik sabiti olduğundan kapasitörün kapasitansını artıran bir sıvı dielektrik içine daldırılır. dielektrik havadan daha yüksektir. Üstelik onlarca kilovolt çalışma voltajına sahip yüksek voltajlı kapasitörler asla tek bir rulo veya ayrı bir paket şeklinde yapılmaz. Yüksek voltajlı bir kondansatör yapılması gerekiyorsa, kapasitansı artırmak için paralel ve çalışma voltajını artırmak için seri olarak birbirine bağlanan birkaç bölümden (rulo veya paket) monte edilir. Ayrıca her bölümün çalışma voltajı 10 kV'u geçmez. Birleştirilmiş kapasitörün tüm bölümleri sağlam bir kasaya yerleştirilmiştir ve sıvı bir dielektrik ile doldurulmuştur.
Yağ, mineral (petrol) veya bitkisel (hint) veya sentetik (örneğin silikon) olabilen sıvı bir dielektrik olarak kullanılır. Yağların her birinin, özellikle önemli olmayan artıları ve eksileri vardır. doğaçlama tasarımlar. Ev yapımı kapasitörünüzü yağa batırma arzusu varsa, örneğin bir eczaneden satın alınabilecek hint yağı ile stok yapmak hiç gerekli değildir. Daha ucuz olacak Oleina, Milora vb. Gibi yemeklik bitkisel yağlar oldukça uygundur. Örneğin, bir silindir kapasitör cam bir kavanoza konabilir ve yağla doldurulabilir (aşağıdaki şekil).

Sıvı dielektrik olarak gliserol (ε ≈ 40) veya damıtılmış su (ε ≈ 80) kullanmak caziptir. Bu sıvılar, kapasitörün kapasitansını bir büyüklük sırasına göre arttırır. Ne yazık ki, hem gliserin hem de su nispeten düşük dirençliliğe sahiptir, bu da yüksek dirençli bir çıkışa sahip yüksek voltajlı bir kaynağı (örneğin, bir diyot-kapasitör voltaj çarpanı) şöntleyecektir. Basitçe söylemek gerekirse, kapasitör güç kaynağını kapatacak ve yüksek voltaj olmayacaktır. Bununla birlikte, darbeli yüksek voltajlı kapasitörlerde gliserin ve su başarıyla kullanılmaktadır. İşin püf noktası, kapasitörün sabit bir voltaj kaynağından değil, darbeli bir voltaj üretecinden (GVP) şarj edilmesidir.

Darbe kondansatörünün tasarımı, aralarına gliserin veya damıtılmış su dökülen iki duralumin tüpünden oluşan bir koaksiyel hatdır.

1 - dış ve iç metal borular

2 - sıvı dielektrik (gliserin veya su)

3 - iç metal borunun teması

4 - dielektrik boru

5 - dielektrik doldurma için delik

Sıvı dielektrik, dış borunun ucunda açılan bir delikten kapasitörün içine dökülür.

Duralumin tüplerinin çaplarının oranı, silindirik bir kapasitörün kapasitansı formülüne göre kapasitörün kapasitansını belirleyecektir:

C, kapasitörün kapasitansı olduğunda

ε arasındaki dielektrik bağıl geçirgenliğidir

astarlarkapasitör

ε 0 - 8.85x10 -12 F / m'ye eşit mutlak geçirgenlik

L - kondenser tüplerinin uzunluğu

r 2 - kondenserin dış borusunun yarıçapı

R 1 - kondenserin iç borusunun yarıçapı

Darbeli bir koaksiyel kapasitörün bağlantı şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.