如何构造自己的电容器？

14

我想构建自己的电容器，主要是作为在不同极板配置和方向上进行的实验，这样我才能更好地理解场论。（换句话说，我正在玩游戏，而不是在寻找现成的解决方案。构建它只是要点的一半。）我已经建造了几纳米级的小型PCB单元。我想制造更大的东西，大约5-10 uF，这似乎使PCB不切实际。我还希望该盖帽是非极化的，因此我可以在其上进行交流。

我想我需要几卷箔纸，一卷绝缘子，以及一些将导体连接到箔纸上的方法。但是在我去沃尔玛购买所有铝箔之前，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？我应该使用（或避免使用）某些特殊材料吗？

capacitor

— 斯蒂芬·科林斯
source

15

您需要首先进行一些基本计算。电容的公式为

C = ϵ_{R} ϵ_{0} \frac{A}{d}

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

假设您要使用1-mil（25.4 µm）蜡纸作为电介质，请注意，这将确定电容器的额定电压。上蜡纸的介电强度约为35-40 MV / m，因此这将为您提供一个理论上可以处理将近一千伏的电容器，但在使用方式上要保守一些！

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。解决所需区域：

A = \frac{C \cdot d}{ϵ_{R} ϵ_{0}}

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

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

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

如果您得到的铝箔和蜡纸宽约12英寸（30厘米），则可能会有25厘米的重叠，这意味着您需要大约15.5 m的长度才能得到所需的区域。

如果然后卷起电容器（使用第二层蜡纸），则电容将增加一倍，即大约10 µF。显然，这在物理上会相当大，超过一英尺长，直径为几英寸。

— 戴夫·特威德
source

3

使用保鲜膜代替蜡纸作为电介质可能会获得更好的结果。对于蜡纸而言，1密耳很薄，但对于保鲜膜而言则不是。我不知道介电常数是多少，但可能比蜡纸还要大。

— Olin Lathrop

1

家用保鲜膜（例如“ Saran保鲜膜”或“ Glad保鲜膜”）通常厚度为0.5密耳（12.5微米），由PVC制成。PVC具有约40MV / m的介电强度和约4.5的介电常数。这将使您的电容器大约需要一半的面积，但其额定电压只有一半。

— 戴夫·特威德

2

ϵ_{R}

$\epsilon_R$

5

现在，取决于品牌和产品线的保鲜膜通常是LDPE。

— Phil

3

@Phil +1确认Glad Wrap是聚乙烯。thecloroxcompany.com/downloads/msds/glad/gladwrap.pdf

— Spehro Pefhany 2014年

14

欢迎来到电容器制造的世界。我已经制造了很多电容器，从堆叠式到卷绕式。唯一的是，我为高压交流电（4kVAC至15kVAC）构建了它们。我不讨论物理或ESR等的细节。

在所有经过试验和测试的材料上，最便宜的材料是低密度聚乙烯（LDPE），这听起来非常技术性，直到您意识到它与可重新密封的冷冻袋中所用的东西基本相同。如果您仍然不确定，只需前往任何厨房部门，然后寻找可重新密封的塑料袋，LDPE就会非常有弹性。用于垃圾箱和垃圾箱的那些有大量来自回收材料的污染物，因此请尽量避免它们。通常，地毯卷（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），因为它们易于撕裂。HDPE也是超市塑料袋中常用的东西。

如果您想花一些钱，那么您可以尝试从花店购买Poplypropylene（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至0.2uF）上构建了巨大的高压电容器，而PP是不经济的。

电介质越厚，其承受的电压越高，uF越小，但是对于240VAC，我认为您可以摆脱薄的东西，我现在没有手电击穿电压的列表，请尝试谷歌搜索。

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，但同时会发疯。

— 特斯拉人
source

1

如果练习的重点是尝试在数学上对您来说容易处理的配置那么最简单的方法可能是将两个大且非常平坦的圆形金属板固定在空中并固定固定的距离（在周长周围使用支脚）这是可调的，不会短路。铝箔覆盖的光盘也可能起作用（您可能需要将铝箔胶粘下来）。您可以计算出合理尺寸的设备应具有的电容，并据此调整电路。您是否打算将探针插入板之间以测量磁场，电压或其他任何东西？

从那里，您可以尝试各种分隔，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，您可以尝试汇总设计。我不确定生成的交错板与一对大板的行为会如何不同。还记得无线电调谐器上的旧可变电容器吗？玩得开心（并保持安全）！

— 菲尔·佩里
source

4

尝试使用蜂蜡浸渍纸-您可以稍后将其出售，以赚很多钱给有声电影。

— SzymonBęczkowski14年

0

对于5-10uF的量级，您将需要电解型电容器。检查例如http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g

— Wouter van Ooijen
source

我没有指定，我想要一个不偏不倚的上限。我的错。

— Stephen Collings

0

你可以用一个简单的莱顿罐去老学校

— 游荡陌生人
source

您是否注意到OP中指定5至10 uF的部分？

— WhatRoughBeast

1

@WhatRoughBeast Nope，猜想他必须找到一个大罐子才能这样做。

— Wayfaring Stranger 2014年

1

根据维基百科，大约0.5升的leyden罐将具有1nF。因此，您只需连接其中的5000个即可达到5µF。

— SpiderPig 2014年