如何构建自己的电容器?

电器工程 电容器
2022-01-29 19:47:30

我想构建自己的电容器,主要是作为不同板配置和方向的实验,这样我可以更好地理解场论。(换句话说,我在玩,而不是在寻找现成的解决方案。它的构建是重点的一半。)我已经构建了几纳法拉数量级的小型 PCB 单元。我想建造更大的东西,大约 5-10 uF,这似乎使 PCB 不切实际。我还希望帽子是非极化的,所以我可以在它上面运行交流电。

我想我需要几卷箔片,一卷绝缘体,以及将导体连接到箔片上的某种方法。但在我去沃尔玛买他们所有的铝箔之前,我想问:我可能会缺少什么?有手工制作电容器的标准技术吗?是否有我应该使用(或避免)的特定材料?

4个回答

你需要先做一些基本的计算。电容的公式是

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

假设您想使用 1 密耳 (25.4 µm) 的蜡纸作为电介质请注意,这将决定电容器的额定电压。蜡纸的介电强度约为 35-40 MV/m,因此这将为您提供理论上可以处理近千伏的电容器,但在使用方式上要保守!

蜡纸的相对介电常数约为 3.7,自由空间的介电常数为 8.854e-12 F/m。求解所需面积:

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

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

如果你得到大约 12 英寸(30 厘米)宽的铝箔和蜡纸,你可能会得到 25 厘米的重叠,这意味着你需要大约 15.5 米的长度来获得你需要的区域.

如果你随后卷起你的电容器(使用第二层蜡纸),电容将增加一倍,或约 10 µF。显然,这将在物理上相当大,超过一英尺长,直径几英寸。

欢迎来到电容器制造的世界。我已经制造了很多从堆叠式到卷式的电容器。唯一的事情是我为高压交流电(4kVAC 到 15kVAC)制造它们。我不会详细介绍物理或 ESR 等......

在所有经过试验和测试的材料中,性价比最高的是低密度聚乙烯 (LDPE),这听起来非常技术性,直到您意识到它与可重复密封冷冻袋中使用的材料基本相同。如果您仍然不确定,只需前往任何厨房部门并寻找可重新密封的塑料袋,LDPE 非常有弹性。用于垃圾和垃圾箱的那些有大量来自回收材料的污染物,所以尽量避免它们。通常地毯(是的,地毯)卷装在长塑料包装/管中。它们也是 LDPE。尽量避免使用高密度聚乙烯 (HDPE),因为它们更容易撕裂。HDPE 也是超市塑料手提袋中常用的相同材料。

如果您想花点钱,可以尝试从花店购买聚丙烯 (PP) 卷,但它们非常昂贵。我没有这方面的经验,因为我在微小的微法拉(0.01 到 0.2uF)上构建了巨大的高压电容器,而 PP 将是不经济的。

电介质越厚,它会抵抗的电压越高,uF就越小,但是对于240VAC,我认为你可以摆脱薄的东西,我现在手头没有电介质击穿电压的清单,试试谷歌搜索它。

一些信息: http : //www.richieburnett.co.uk/parts.html http://deepfriedneon.com/tesla_cap1.html

特斯拉线圈很危险,但同时也很有趣。

如果练习的全部目的是尝试在数学上易于处理的配置可能最简单的方法是在空气中放置两个大而非常扁平的圆形金属板,以固定距离固定(在周边使用支架)这是可调节的,不会短路。铝箔覆盖的圆盘也可以工作(您可能需要将铝箔粘上)。您可以计算出尺寸合理的设备所期望的电容,并据此调整电路。您是否打算在板之间插入探针来测量场、电压或其他任何东西?

从那里,您可以尝试各种分离、不同的形状(正方形、矩形等)、横向偏移、在板之间放置不同的电介质等等。我建议坚持使用合理的低电压。然后你可以尝试卷起的设计。我不确定生成的交错板与一对大板的行为有何不同。还记得收音机调谐器的旧可变电容器吗?玩得开心(并保持安全)!

对于 5-10uF 的订单,您需要电解电容器。检查例如http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g