Закрыть

Добро пожаловать!

Введите, пожалуйста, Ваши логин и пароль

Авторизация
Скачать .xls

Меню

Лента новостей

Сантехнические работы
Сантехнические работы Фотогалерея проекта Краткое описание проекта Сантехнические работы <h2>Сантехнические работы фото</h2>  Предлагаем Вашему вниманию услуги

Сантехнический инструмент
Очень хорошо иметь возможность самостоятельно общаться с сантехникой — привести ее в рабочее состояние после засорения слива, заменить ту или иную деталь, провести профилактические работы по очистке

Герметик для ванной: какой лучше, как выбрать, пользоваться
При проведении ремонта в ванной комнате возникает необходимость в использовании герметизирующих составов. Надо предотвратить попадание воды в зазор между ванной (душевой кабиной) и стеной, между раковиной

52 незаменимых инструмента сантехника
В нашей сантехнической среде ходит много слухов о том, какой должен быть инструмент у сантехника. В этой статье я постараюсь развеять слухи и поделиться именно своим опытом по приобретению и использованию

Виды водопроводных труб и фитингов
Медные водопроводные трубы и фитинги Организация любого водопровода, в том числе и в частном доме, начинается с выбора подходящих водопроводных труб. Затем осуществляются работы с фитингами, склеивание

Инструменты для сантехнических работ
Инструменты для сантехнических работ Для установки навесных элементов сантехники — раковин и моек, —- а также для многих других работ (крепление опор трубопроводов и т. п.) понадобится электродрель

Виды и свойства герметиков. Какой герметик лучше выбрать?
Силиконовый герметик Практически во всех видах строительных работ наступает такой этап, когда возникшие стыки между конструкциями необходимо герметизировать, придать им окончательный завершенный вид,

ИНСТРУМЕНТЫ И УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Инструменты и приспособления для мелкого текущего ремонта Инструменты для монтажа трубопроводной сети Уплотнительные материалы ИНСТРУМЕНТЫ И УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Инструменты и приспособления

Арматура для старого унитаза
Механизм сливного бачка унитаза старого образца Чтобы устранить любую проблему, возникшую в работе унитаза старого образца, достаточно знать, как устроен сливной бачок и хитрости его починки. Особенности

Как спрятать трубы в туалете простыми способами?
Как спрятать трубы в туалете, которые смотрятся абсолютно не эстетично, портя весь облик туалетной комнаты? Как известно, в туалете проходит общий канализационный стояк , трубы горячего, холодного водоснабжения

Гранит

Откуда Вы узнали про нашу компанию?
 
Печать

Досліди з конденсаторами - Молодіжний науково-технічний центр

Нещодавно ми розібралися з резисторами , А тепер давайте займемося конденсаторами.
Конденсатор - це пристрій для накопичення заряду і енергії електричного поля . Конструктивно це «бутерброд» з двох провідників і діелектрика, яким може бути вакуум, газ, рідина, органічне або неорганічне тверде тіло. Перші вітчизняні конденсатори (скляні банки з дробом, обклеєні фольгою) робили в 1752 р М. Ломоносов і Г.Рихман.
Що може бути цікавого в конденсаторі? Приступаючи до роботи над цією статтею я думав що зможу зібрати і коротко викласти все про цю примітивної детальці. Але в міру знайомства з конденсатором, я з подивом розумів, що тут не розповісти і сотої частки всіх прихованих в ньому таємниць і чудес ...
Конденсатору вже більше 250 років, але він і не думає застарівати .. Крім того, 1 кг «звичайних просто конденсаторів» зберігає менше енергії ніж кілограм акумуляторів або паливних осередків, але здатний швидше ніж вони видати її, розвиваючи при цьому велику потужність. - При швидкому розряді конденсатора можна отримати імпульс великої потужності, наприклад, в фотоспалах, імпульсних лазерах з оптичним накачуванням і коллайдерах. Конденсатори є практично в будь-якому приладі, тому якщо у вас немає нових конденсаторів, для дослідів їх можна випаять звідти.
Нещодавно ми розібралися з   резисторами   , А тепер давайте займемося конденсаторами

Заряд конденсатора - це абсолютне значення заряду однієї з його обкладок. Він вимірюється в кулонах і пропорційний числу зайвих (-) або відсутніх (+) електронів. Щоб зібрати заряд в 1 кулон, Вам знадобиться 6241509647120420000 електрона. У бульбашці водню, розміром з сірникову головку їх приблизно стільки ж.

Оскільки здатність накопичувати заряди у електрода обмежена їх взаємним відштовхуванням, їх перехід на електрод не може бути нескінченним. Немов будь-яке сховище, конденсатор має цілком певну ємність. Так вона і називається - електрична ємність. Вона вимірюється в Фарада і для плоского конденсатора з обкладинками площею S (кожна), розташованими на відстані d, ємність дорівнює S ε 0 ε / d (при S >> d), де ε - відносна діелектрична проникність, а ε 0 = 8, 85418781762039 * 10 -12.
Ємність конденсатора також дорівнює q / U, де q - заряд позитивної обкладки, U - напруга між обкладками. Ємність залежить від геометрії конденсатора і діелектричної проникності діелектрика, і не залежить від заряду обкладок.

У зарядженому провіднику заряди намагаються розбігтися один від одного якомога далі і тому знаходяться не в товщі конденсатора, а в поверхневому шарі металу, подібно плівці бензину на поверхні води. Якщо два провідника утворюють конденсатор, то ці надлишкові заряди збираються один навпроти одного. Тому практично всі електричне поле конденсатора зосереджено між його обкладинками.

На кожній обкладанні заряди розподіляються так, щоб бути подалі від сусідів. І розташовані вони досить просторо: в повітряному конденсаторі з відстанню між пластинами 1 мм, зарядженому до 120 В, середня відстань між електронами становить понад 400 нанометрів, що в тисячі разів більше відстані між атомами (0,1-0,3 нм), а значить на мільйони поверхневих атомів припадає всього один зайвий (або відсутнє) електрон.

Якщо зменшити відстань між обкладинками, то сили тяжіння зростуть, і при тій же напрузі заряди на обкладинках зможуть «ужитися» щільніше. Збільшиться ємність конденсатора. Так і зробив нічого не підозрював професор Лейденського університету ван Мушенброк. Він замінив товстостінну пляшку першого в світі конденсатора (створеного німецьким священиком фон Клейста в 1745 р) тонкої скляною банкою. Зарядив її і помацав, а прийшовши до тями через два дня повідомив, що не погодиться повторити досвід, навіть якщо б за це обіцяли французьке королівство.

Якщо помістити між обкладинками діелектрик, то вони поляризують його, тобто притягнутий до себе різнойменні заряди з яких він складається. При цьому буде той же ефект як якби обкладання наблизилися. Діелектрик з високою відносною діелектричною проникністю можна розглядати як хороший транспортер електричного поля. Але ніякої транспортер не ідеальний, тому який би ми чудовий діелектрик не додав поверх вже наявного, ємність конденсатора тільки знизиться. Підвищити ємність можна тільки якщо додавати діелектрик (а ще краще - провідник) замість вже наявного але володіє меншою ε.

У діелектриках вільних зарядів майже немає. Всі вони зафіксовані чи в кристалічній решітці, або в молекулах - полярних (що представляють собою диполі) чи ні. Якщо зовнішнього поля немає, діелектрик неполяризована, диполі і вільні заряди розкидані хаотично і діелектрик власного поля не має. в електричному полі він поляризується: диполі орієнтуються по полю. Так як молекулярних диполів дуже багато, то при їх орієнтації, плюси і мінуси сусідніх диполів всередині діелектрика компенсують один одного. Нескомпенсованими залишаються тільки поверхневі заряди - на одній поверхні - одного, на інший - іншого. Вільні заряди в зовнішньому полі також дрейфують і розділяються.

При цьому різні процеси поляризації йдуть з різною швидкістю. Одна справа - зміщення електронних оболонок, що відбувається практично миттєво, інша справа - поворот молекул, особливо великих, третє - міграція вільних зарядів. Останні два процеси, очевидно, залежать від темератури, і в рідинах йдуть набагато спритніше, ніж в твердих тілах. Якщо нагріти діелектрик, повороти диполів і міграція зарядів прискориться. Якщо поле вимкнути, деполяризация діелектрика відбувається теж не миттєво. Він залишається деякий час поляризованим, поки теплове рух не розкидає молекули в вихідне хаотичний стан. Тому, для конденсаторів, де переключається полярність з високою частотою придатні тільки неполярні діелектрики: фторопласт, поліпропілен.

Якщо розібрати заряджений конденсатор, а потім зібрати (пластмасовим пінцетом), енергія нікуди не дінеться, і світлодіод зможе моргнути. Він навіть моргне якщо підключити його до конденсатора в розібраному стані. Воно і зрозуміло - при розбиранні заряд з пластин нікуди не подівся, а напруга навіть зросла, оскільки зменшилася ємність і тепер обкладання прямо-таки розпирає від зарядів. Стоп, як це напруга зросла, адже тоді виросте і енергія? Так і є, ми ж повідомили системі механічну енергію, долаючи кулоновское тяжіння обкладок. Власне, в цьому і фішка електризації тертям - зачепити електрони на відстані близько розмірів атомів і відтягнути на макроскопічне відстань, тим самим підвищивши напругу з декількох вольт (а таке напруга в хімічних зв'язках) до десятків і сотень тисяч вольт. Тепер зрозуміло, чому синтетична кофта б'ється струмом трохи коли її носиш, а тільки коли її знімаєш? Стоп, а чому не до мільярдів? Дециметр ж в мільярд разів більше ангстрема, на якому ми урвали електрони? Та тому що робота по переміщенню заряду в електричному полі дорівнює інтегралу Eq по d і це саме E слабшає з відстань квадратично. А якби на всіх дециметр між кофтою і носом було таке ж поле як усередині молекул, то клацнув би по носі і мільярд вольт.

Перевіримо це явище - підвищення напруги при розтягуванні конденсатора - експериментально. Я написав просту програму на Visual Basic для прийому даних з нашого контролера ПМК018 і виведення їх на екран. Загалом, беремо дві 200х150 мм пластини текстоліту, покритого з одного боку фольгою і припаюємо проводки, що йдуть до вимірювального модуля. Потім кладемо на одну з них діелектрик - аркуш паперу - і накриваємо другою пластиною. Пластини прилягають нещільно, тому придавив їх зверху корпусом авторучки (якщо тиснути рукою, то можна створити перешкоди).
Перевіримо це явище - підвищення напруги при розтягуванні конденсатора - експериментально

Схема вимірювання проста: потенціометр R 1 встановлює напруга (в нашому випадку це 3 вольта), що подається на конденсатор, а кнопка S 1 служить для того щоб подавати його на конденсатор, або не подавати.
Схема вимірювання проста: потенціометр R 1 встановлює напруга (в нашому випадку це 3 вольта), що подається на конденсатор, а кнопка S 1 служить для того щоб подавати його на конденсатор, або не подавати

Отже, натиснемо і відпустимо кнопку - ми побачимо графік, показаний зліва. Конденсатор швидко розряджається через вхід осцилографа. Тепер спробуємо під час розряду послабити тиск на пластини - побачимо пік напруги на графіку (праворуч). Це як раз шуканий ефект. При цьому відстань між обкладинками конденсатора зростає, ємність падає і тому конденсатор починає розряджатися ще швидше.
Отже, натиснемо і відпустимо кнопку - ми побачимо графік, показаний зліва

Тут я не на жарт задумався .. Здається, ми на порозі великого винаходу ... Адже якщо при раздвіганіі обкладок на них зростає напруга, а заряд залишається колишнім, то можна ж взяти два конденсатора, на одному розсовувати на них обкладання, а в точці максимального розсування передати заряд нерухомому конденсатору. Потім повернути обкладання на місце і повторити те ж саме навпаки, розсуваючи інший конденсатор. За ідеєю напруга на обох конденсаторах буде рости з кожним циклом в певну кількість разів. Відмінна ідея для електрогенератора! Можна буде створити нові конструкції вітряків, турбін і всього такого! Так, прекрасно ... для зручності можна розмістити все це на двох дисках, що обертаються в протилежні сторони .... ой що ж це ... тьху, це ж шкільна електрофорна машина! :(

Як генератор вона не прижилася, так як незручно мати справу з такими напругами. Але на нанорівні все може змінитися. Магнітні явища в наноструктурах у багато разів слабкіше електричних, а електричні поля там, як ми вже переконалися, величезні, тому молекулярна електрофорна машина може стати дуже популярною.
Конденсатор як зберігач енергії

Переконатися, що в самому мізерно конденсаторі зберігається енергія дуже легко. Для цього нам знадобиться прозорий світлодіод червоного світіння і джерело постійного струму (батарейка 9 вольт підійде, але якщо номінальна напруга конденсатора дозволяє, краще взяти побільше). Досвід полягає в тому щоб зарядити конденсатор, а потім підключити до нього світлодіод (не забуваємо про полярність), і дивитися як він моргне. У темній кімнаті видно спалах навіть від конденсаторів в десятки пикофарад. Це якихось сто мільйонів електронів випускають сто мільйонів фотонів. Втім це не межа, адже людське око може помічати куди більш слабке світло. Просто я не знайшов ще менш ємних конденсаторів. Якщо ж рахунок пішов на тисячі микрофарад, пошкодуйте світлодіод, а замість цього коротке замикання в ній конденсатор на металевий предмет щоб побачити іскру - очевидне свідчення наявності в конденсаторі енергії.

Енергія зарядженого конденсатора поводиться багато в чому подібно потенційної механічної енергії - енергії стислої пружини, піднятого на висоту вантажу або водонапірної бачка (а енергія котушки індуктивності, навпаки, подібна кінетичної). Здатність конденсатора накопичувати енергію здавна застосовується для забезпечення безперервної роботи пристроїв при короткочасних спадах напруги живлення - від годин до трамваїв.

Конденсатор також використовується для накопичення «майже вічної» енергії, що виробляється тряскою, вібрацією, звуком, детектированием радіохвиль або випромінювання електромереж. Мало-помалу накопичена енергія від таких слабких джерел протягом довгого часу дозволяє потім деякий час працювати бездротовим датчикам і інших електронних приладів. На цьому принципі заснована вічна «пальчикова» батарейка для пристроїв зі скромним енергоспоживанням (на зразок ТВ пультів). В її корпусі знаходиться конденсатор ємністю 500 мілліфарад і генератор, що підживлює його при коливаннях з частотою 4-8 герц дармової потужністю від 10 до 180 милливатт. Розробляються генератори на основі п'єзоелектричних нанопроводков, здатні направляти в конденсатор енергію таких слабких вібрацій, як биття серця, удари підошов взуття по землі, і вібрації технічного обладнання.

Ще одне джерело дармової енергії - гальмування. Зазвичай при гальмуванні транспорту енергія переходить в тепло, але ж її можна зберегти і потім використовувати при розгоні. Особливо гостро стоїть ця проблема для громадського транспорту, який гальмує і розганяється у кожної зупинки, що веде до значної витрати палива і забруднення атмосфери вихлопами. У Саратовській області в 2010 р фірмою «Елтон» створений «Екобус» - експериментальна маршрутка з незвичайними електродвигунами «мотор-колесо» і суперконденсаторами - накопичувачами енергії гальмування, що знижують енергоспоживання на 40%. Там застосовані матеріали, розроблені в проекті «Енергія-Буран», зокрема, вуглецева фольга. Взагалі, завдяки створеній ще в СРСР наукову школу, Росія є одним зі світових лідерів у сфері розробки і виробництва електрохімічних конденсаторів. Наприклад, продукція «Елтона» експортується за кордон з 1998 року, а нещодавно в США почалося виробництво цих виробів за ліцензією російської компанії.

Ємність одного сучасного конденсатора (2 Фарадей, фото зліва) в тисячі разів перевищує ємність всієї земної кулі. Вони здатні зберігати електричний заряд в 40 Кулон!

Вони здатні зберігати електричний заряд в 40 Кулон

Використовуються вони, як правило, в автомобільних аудиосистемах, щоб знизити пікове навантаження на електропроводку автомобіля (в моменти потужних бас-ударів) і за рахунок величезної ємності конденсатора придушити все високочастотні перешкоди в бортовій мережі.

А ось цей радянський «дідусів скринька» для електронів (фото праворуч) не настільки ємний, але зате витримує напругу в 40.000 вольт (зверніть увагу на фарфорові чашки, що захищають все ці вольти від пробою на корпус конденсатора). Це дуже зручно для «електромагнітної бомби», в якій конденсатор розряджається на мідну трубочку, яка в той же момент стискається зовні вибухом. Виходить дуже потужний електромагнітний імпульс, що виводить з ладу радіоапаратуру. До речі, при ядерному вибуху, на відміну від звичайного, теж виділяється електромагнітний імпульс, що ще раз підкреслює схожість уранового ядра з конденсатором. До речі, такий конденсатор цілком можна безпосередньо зарядити статичною електрикою від гребінця, тільки звичайно заряджати до повної напруги доведеться довго. Зате можна буде повторити сумний досвід ван Мушенброка в дуже збільшеному варіанті.

Якщо просто потерти про волосся авторучку (гребінець, повітряна кулька, синтетичну білизну і т.п.), то світлодіод від неї горіти не буде. Це тому, що надлишкові (відібрані у волосся) електрони заневолени кожен в своїй точці на поверхні пластика. Тому якщо навіть ми і потрапимо висновком світлодіода в якийсь електрон, інші не зможуть поринути за ним і створити потрібний для помітного неозброєним оком світіння світлодіода ток. Інша справа, якщо перенести заряди з авторучки в конденсатор. Для цього візьмемо конденсатор за один висновок і буде терти авторучку по черзі то про волосся, то про вільний висновок конденсатора. Чому саме терти? Щоб по максимуму зібрати урожай електронів з усією поверхні ручки! Кілька раз повторимо цей цикл і підключимо до конденсатору світлодіод. Він моргне, причому тільки при дотриманні полярності. Так конденсатор став містком між світами «статичного» і «звичайного» електрики :)

Так конденсатор став містком між світами «статичного» і «звичайного» електрики :)

Я взяв для цього досвіду високовольтний конденсатор, побоюючись пробою низьковольтного, але виявилося, що це зайва обережність. При обмеженою подачі заряду напруга на конденсаторі може бути набагато менше напруги джерела живлення. Конденсатор може перетворювати велику напругу в мале. Наприклад, статичне високовольтне електрику - в звичайне. Справді, чи є різниця: зарядити конденсатор одним мікрокулоном від источнки напругою 1 В або 1000 В? Якщо цей конденсатор настільки ємний, що від заряду в 1 мкКл на ньому напругу не підвищиться вище напруги одновольтового джерела живлення (тобто ємність його вище 1 мкф), то різниці немає. Просто якщо не обмежувати примусово кулони, то від високовольної джерела їх захоче прибігти більше. Та й теплова потужність, що виділилася на виводах конденсатора буде більше (а кількість теплоти той же, просто воно швидше виділиться, тому й потужність більше).

Загалом, мабуть, для цього досвіду годиться будь-який конденсатор ємністю не більше 100 нф. Можна і більше, але знадобиться довго його заряджати щоб отримати достатню для світлодіода напруга. Зате, якщо струми витоку в конденсаторі невеликі, світлодіод буде горіти довше. Можна подумати про створення на цьому принципі пристрою підзарядки стільникового телефону від тертя його про волосся під час розмови :)

Відміннім високовольтна конденсатором є Викрутка. При цьом ручка ее служити діелектріком, а металевий Стрижень и рука людини - обкладинка. Ми знаємо, что натерта про волосся авторучка прітягує Клаптики паперу. Если натіраті про волосся викрутки то Нічого НЕ Вийди - Адміністрація сайту не має здатність відніматі Електрон у білків - вона як и прітягувала папірці, так и не стала. Але якщо як в попередньому досвіді терти її зарядженої авторучкою - викрутка, внаслідок своєї малої місткості, швидко заряджається до високої напруги і папірці починають до неї притягатися.
Відміннім високовольтна конденсатором є Викрутка

Світиться від викрутки і світлодіод. На фото неможливо вловити коротку мить його спалаху. Але - згадаємо властивості експоненти - згасання спалахи триває довго (за мірками затвора фотоапарата). І ось ми стали свідками унікального лингвистико-оптико-математичного явища: експонента експонувала-таки матрицю фотоапарата!
Світиться від викрутки і світлодіод
Втім, до чого такі складності - є ж відеозйомка. На ній видно, що спалахує світлодіод досить яскраво:

Коли конденсатори заряджають до високих напруг, починає грати свою роль крайової ефект, що полягає в наступному. Якщо діелектрик на повітрі помістити між обкладинками та прикласти до них поступово підвищується напруга, то при деякому значенні напруги на краю обкладки виникає тихий розряд, виявляється по характерному шуму і світіння в темряві. Величина критичної напруги залежить від товщини обкладки, гостроти краю, роду і товщини діелектрика та ін. Чим діелектрик товщі, тим вище кр. Наприклад, ніж діелектрична постійна діелектрика вище, тим воно нижче. Для зменшення крайового ефекту краю обкладки закладають в діелектрик з високою електричною міцністю, утолщают діелектрик прокладку на краях, заокруглені краї обкладок, створюють на краю обкладок зону з поступово падає напругою за рахунок виготовлення країв обкладок з матеріалу з високим опором, зменшенням напруги, що припадає на один конденсатор шляхом розбиття його на кілька послідовно включених.

Ось чому батьки-засновники електростатики любили щоб на кінці електродів були кульки. Це, виявляється, не дизайнерська фішка, а спосіб максимально зменшити стікання заряду в повітря. Далі вже нікуди. Якщо кривизну якоїсь ділянки на поверхні кульки ще зменшити, то неминуче зросте кривизна сусідніх ділянок. Та й тут мабуть в наших електростатичних справах важлива не середня а максимальна кривизна поверхні, яка мінімальна, звичайно у кульки.
Хм .. але якщо ємність тіла це здатність накопичувати заряд, то вона, напевно, дуже різна для позитивних і негативних зарядів .... Уявімо собі сферичний конденсатор в вакуумі ... Від душі зарядимо його негативно, не шкодуючи електростанцій і гігават-годин (ось чим гарний уявний експеримент!) ... але в якийсь момент надлишкових електронів стане на цій кулі так багато, що вони просто почнуть розлітатися по всьому вакууму, аби не перебувати в такій електронегативної тісноті. А ось з позитивним зарядом такого не станеться - електрони, як би їх мало не залишилося, нікуди з кристалічної решітки конденсатора не полетять.


Що ж виходить, позитивна ємність свідомо набагато більше негативної? Ні! Тому що електрони там взагалі-то були не для нашого пустощів, а для з'єднання атомів, і без скільки-небудь помітною їх частки, кулоновское відштовхування позитивних іонів кристалічної решітки миттєво рознесе в пил самий броньований конденсатор :)
Насправді ж, без вторинної обкладання, ємність «відокремлених половинок» конденсатора дуже мала: електроємність відокремленого шматка дроту діаметром 2 мм і довжиною 1 м дорівнює приблизно 10 пФ, а всієї земної кулі - 700 мкф.
Можна побудувати абсолютний еталон ємності, розрахувавши його ємність по фізичним формулами виходячи з точних вимірювань розмірів обкладок. Так і зроблені найточніші конденсатори в нашій країні, які знаходяться в двох місцях. державний еталон МЕТ 107-77 знаходиться в ФГУП СНІІМ і складається з 4-х безопорний коаксиально-циліндричних конденсаторів, ємність яких розраховується з високою точністю через швидкість світла і одиниці довжини і частоти, а також високочастотного ємнісного компаратора, що дозволяє порівнювати ємності принесених на перевірку конденсаторів з еталоном (10 пф) з похибкою менш 0 , 01% в діапазоні частот 1-100 МГц (фото зліва).


державний еталон   МЕТ 107-77   знаходиться в   ФГУП СНІІМ   і складається з 4-х безопорний коаксиально-циліндричних конденсаторів, ємність яких розраховується з високою точністю через швидкість світла і одиниці довжини і частоти, а також високочастотного ємнісного компаратора, що дозволяє порівнювати ємності принесених на перевірку конденсаторів з еталоном (10 пф) з похибкою менш 0 , 01% в діапазоні частот 1-100 МГц (фото зліва)


Еталон МЕТ 25-79 (Фото праворуч), що знаходиться в ФГУП ВНИИМ ім. Д.І. Менделєєва містить розрахунковий конденсатор і інтерферометр в вакуумному блоці, ємнісний трансформаторний міст в комплекті з заходами ємності і термостатом і джерела випромінювання зі стабілізованою довжиною хвилі. В основу стандарту покладено метод визначення збільшень ємності системи перехресних електродів розрахункового конденсатора при зміні довжини електродів на задану кількість довжин хвиль високостабільного світлового випромінювання. Це забезпечує підтримку точного значення ємності 0,2 пф з точністю вище 0,00005%
Але на радіоринку в Мітіно я не зміг знайти конденсатор з точністю вище 5% :( Що ж, спробуємо розрахувати ємність за формулами на основі вимірів напруги і часу через наш улюблений ПМК018 . Будемо розраховувати ємність двома способами. Перший спосіб заснований на властивостях експоненти і відносно напруг на конденсаторі, виміряних в різні моменти розряду. Другий - на вимірі заряду, відданого конденсатором при розряді, він виходить інтегруванням струму за часом. Площа, обмежена графіком струму і осями координат, чисельно дорівнює заряду, відданому конденсатором. Для цих розрахунків потрібно точно знати опір ланцюга через яку розряджається конденсатор. Це опір я задав прецизійним резистором на 10 кОм з електронного конструктора .


І ось результати експерименту. Зверніть увагу на те яка гарна і гладка вийшла експонента. Адже вона не математично розрахована комп'ютером, а безпосередньо виміряна з самої природи. Завдяки координатної сітки на екрані видно, що точно дотримується властивість експоненти - через рівні проміжки часу зменшуватися в рівну кількість разів (я навіть лінійкою міряв на екрані :) Таким чином, ми бачимо, що фізичні формули цілком адекватно відображають навколишнє нас реальність.
І ось результати експерименту
Як бачимо, виміряна і розрахована ємність приблизно збігається з номінальною (і з показаннями китайських мультиметров), але не точь-в-точь. Шкода, що немає еталона, щоб визначити яка з них все-таки є істинною! Якщо хто-небудь знає еталон ємності, недорогий або доступний в побуті - обов'язково напишіть про це тут, в коментарях .
У силовій електротехніці першим в світі застосував конденсатор Павло Миколайович Яблочков в 1877 р Він спростив і разом з тим удосконалив конденсатори Ломоносова, замінивши дріб і фольгу рідиною, і з'єднавши банки паралельно. Йому належить не тільки винахід інноваційних дугових ламп, які підкорили Європу, а й ряд патентів, пов'язаних з конденсаторами. Спробуємо зібрати конденсатор Яблочкова, використовуючи підсолену воду в якості провідної рідини, а в якості банки - скляну банку з по овочів. Вийшла ємність 0,442 нф. Замінимо банку поліетиленовим пакетом, що має велику площу і у багато разів меншу товщину - ємність зросте до 85,7 нф. (Спочатку наповнимо пакет водою і перевіримо, чи немає струмів витоку!) Конденсатор працює - навіть дозволяє моргнути світлодіодом! Він також успішно виконує свої функції в електронних схемах (Я спробував його включити в генератор замість звичайного конденсатора - все працює).

Вода тут грає досить скромну роль провідника, і якщо є фольга, то можна обійтися без неї. Так зробимо, слідом за Яблочкова, і ми. ось конденсатор з слюди і мідної фольги , Ємністю 130 пф.
Вода тут грає досить скромну роль провідника, і якщо є фольга, то можна обійтися без неї

Металеві обкладки повинні можливо щільно прилягати до діелектрика, причому треба уникати введення між обкладанням і діелектриком клеїть речовини, яке викличе додаткові втрати на змінному струмі. Тому тепер в якості обкладок застосовують головним чином метал, хімічно або механічно обложений на діелектрик (скло) або щільно пріпрессованной до нього (слюда).

Можна замість слюди використовувати купу різних діелектриків, яких завгодно. Вимірювання (для діелектриків рівної товщини) показали, що у повітря ε найменше, у фторопласта побільше, у силікону ще більше, а у слюди навіть ще більше, а у цирконат-титанату свинцю воно просто величезна. Саме так по науці і має бути - адже у фторопласті електрони, можна сказати, намертво прикуті фтороуглероднимі ланцюгами і можуть лише трохи відхилитися - там навіть з атома на атом електрону нікуди перескочити.
Можна замість слюди використовувати купу різних діелектриків, яких завгодно

Ви можете самі провести такі досліди з речовинами, що мають різну діелектричну проникність. Як ви думаєте, що має велику діелектричну проникність, дистильована вода або масло? Сіль або цукор? Парафін або мило? Чому? Діелектрична проникність залежить багато від чого ... про неї можна було б написати цілу книгу.

Продовження статті - тут .

Що може бути цікавого в конденсаторі?
Стоп, як це напруга зросла, адже тоді виросте і енергія?
Тепер зрозуміло, чому синтетична кофта б'ється струмом трохи коли її носиш, а тільки коли її знімаєш?
Стоп, а чому не до мільярдів?
Дециметр ж в мільярд разів більше ангстрема, на якому ми урвали електрони?
Чому саме терти?
Справді, чи є різниця: зарядити конденсатор одним мікрокулоном від источнки напругою 1 В або 1000 В?
Що ж виходить, позитивна ємність свідомо набагато більше негативної?
Як ви думаєте, що має велику діелектричну проникність, дистильована вода або масло?
Сіль або цукор?