¿Cómo puedo construir mi propio condensador?

Question

Quiero construir mi propio condensador, principalmente como experimento con diferentes configuraciones y orientaciones de las placas, para poder entender mejor la teoría de campos. (En otras palabras, estoy jugando y no busco una solución estándar). La construcción de la misma es la mitad del punto). He construido pequeñas unidades de PCB del orden de unos pocos nanofaradios. Me gustaría construir algo más grande, en el orden de 5-10 uF, que parece hacer PCB poco práctico. También quiero que la tapa no esté polarizada, para que pueda pasar corriente alterna a través de ella.

Estoy pensando que necesito un par de rollos de papel de aluminio, un rollo de algún aislante y alguna forma de fijar los conductores al papel de aluminio. Pero antes de ir a Wal-Mart y comprar todo su papel de aluminio, quería preguntar: ¿qué me puede faltar? ¿Existen técnicas estándar para construir condensadores a mano? ¿Hay algún material en particular que deba usar (o evitar)?

Answer 1

Primero tienes que hacer algunos cálculos básicos. La fórmula de la capacitancia es

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

Supongamos que desea utilizar papel encerado de 1 mil (25,4 µm) como dieléctrico Tenga en cuenta que esto determinará la tensión nominal de su condensador. La rigidez dieléctrica del papel encerado es de unos 35-40 MV/m, por lo que te dará un condensador que teóricamente puede soportar casi un kilovoltio, ¡pero sé conservador en su uso!

La permitividad relativa del papel encerado es aproximadamente 3,7, la permitividad del espacio libre es 8,854e-12 F/m. Resuelve el área requerida:

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

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

Si consigues papel de aluminio y papel encerado de unos 30 cm de ancho, probablemente puedas conseguir un solapamiento de, digamos, 25 cm, lo que significa que necesitarás una longitud de unos 15,5 m para conseguir la superficie que necesitas.

Si a continuación enrollas tu condensador (utilizando una segunda capa de papel encerado), la capacitancia se duplicará, es decir, unos 10 µF. Evidentemente, físicamente será bastante grande, más de 30 cm de largo y varios centímetros de diámetro.

Answer 2

Bienvenido al mundo de la construcción de condensadores. He construido bastantes condensadores, desde los apilados hasta los laminados. Lo único es que los construyo para alta tensión AC (4kVAC a 15kVAC). No voy a entrar en los detalles de la física o ESR etc....

El material más rentable de todos los probados es el polietileno de baja densidad (LDPE), que suena muy técnico hasta que te das cuenta de que es básicamente el mismo material que se utiliza en las bolsas de congelación resellables. Si aún no estás seguro, dirígete a cualquier sección de cocina y busca bolsas de plástico con cierre. Las que se utilizan para la basura y los cubos de basura contienen muchos contaminantes procedentes de materiales reciclados, así que evítalas. Los rollos de alfombra (sí, alfombra) suelen venir en bolsas largas de plástico. También son de LDPE. Intenta evitar el polietileno de alta densidad (HDPE) porque tiende a romperse con más facilidad. El polietileno de alta densidad es también el mismo material que se utiliza normalmente en las bolsas de plástico de los supermercados.

Si quieres gastarte algo de dinero, puedes comprar rollos de polipropileno (PP) en una floristería, pero son bastante caros. No tengo experiencia en esto, ya que construyo condensadores gigantes de alta tensión con microfaradios diminutos (de 0,01 a 0,2uF) y el PP no sería rentable.

Cuanto más grueso sea el dieléctrico, más alto será el voltaje que resistirá y más pequeño será el uF, pero para 240VAC, creo que puedes salirte con la tuya con material fino, no tengo la lista de voltaje de ruptura dieléctrica a mano ahora mismo, intenta buscarla en google.

Algo de información: http://www.richieburnett.co.uk/parts.html http://deepfriedneon.com/tesla_cap1.html

Las bobinas de Tesla son peligrosas pero divertidas al mismo tiempo.

Answer 3

Si el objetivo del ejercicio es experimentar con configuraciones que sean matemáticamente manejables para usted Probablemente lo más sencillo sea tener dos placas metálicas circulares grandes y muy planas, en el aire, firmemente ancladas a una distancia fija (utilice separadores en todo el perímetro) que sea ajustable y no provoque cortocircuitos. Los discos recubiertos de papel de aluminio también podrían funcionar (puede que tengas que pegar el papel de aluminio). Puedes calcular las capacitancias que deberías esperar de un aparato de tamaño razonable y ajustar el circuito a partir de ahí. ¿Piensas colocar sondas entre las placas para medir campos, tensiones o cualquier otra cosa?

A partir de ahí, puedes probar varias separaciones, diferentes formas (cuadrada, rectangular, etc.), desplazamientos laterales, poner diferentes dieléctricos entre las placas, etc. Yo sugeriría ceñirse a tensiones razonablemente bajas. Luego puedes probar diseños enrollados. No estoy seguro de cómo intercalado placas se comportarán de manera diferente que un par de placas grandes. ¿Recuerdas los antiguos condensadores variables de los sintonizadores de radio? Diviértete (y ten cuidado).

Answer 4

Para el orden de 5-10uF necesitarás condensadores de tipo electrolítico. Compruebe, por ejemplo http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g

Answer 5

Puedes ir a la vieja escuela con un Tarro Leyden simple