电容器的原理并不复杂,两块金属板平行放置,中间间隔一定的距离,就是最简单的电容器。这篇文章详细介绍了一种电容器的制作过程,很值得大家学习。
4只这种自制的电容器串联,充电后可以使1只3伏的发光二极管发光1分钟!
这种电容器的外壳是把融化的糖稀浇筑在模具里,等糖稀冷却凝固后制成的。当然,我们不必要这么复杂,只要找几个塑料或者其它绝缘材料的容器就可以了。不过作者选择糖来做电容器的外壳还是很有创意的,也增加了不少趣味性,我们来一起学习一下吧!
把加2杯白糖,2/3杯玉米糖浆和一杯水倒入锅中,慢慢加热到150摄氏度,期间要不断搅拌。因为西方国家的餐饮里面经常有糖浆,所以选用这样的材料对他们来说非常容易,但是对中国人就有些难了。而且他们还有熬糖浆专用的温度计,可以确保温度准确。注意锅的温度不能太高,糖浆温度过高会燃烧。
如下图这样糖浆冒泡了,基本就是熬好了。
这是作者使用的塑料模具。
停止加热,让糖浆慢慢冷却到130度,等气泡自己消失。然后把糖浆倒入模具,静置一个晚上,让它自然冷却凝固。
这是浇筑好的糖外壳。注意浇筑之前,应该在塑料模具上抹一些油,方便脱模,不然热糖很容易粘在模具上。
准备4根铜线,4根铝线,都是大约20厘米长,准备做电容器的电极。
用钳子把导线绕成圆盘状:
就是这样:
一个模具里放置2个电极,一个铜的,一个铝的,相对放置,注意电极之间不能有接触,可以把导线的末端弯一下,让它夹住糖做的模具的边缘。
其实这就相当于是最简单的平行板电容器,两根金属丝完成的圆盘,就相当于两个金属板。
看了上面的制作过程,你肯定觉得难度太大。其实你只要自己找几个现成塑料容器,问题就简单多了。但是下面的材料和步骤却不能偷懒了。
拿出事先准备好的罗谢尔盐(酒石酸钾钠)和一些泻盐(硫酸镁),这些东西很容易在杂货店和药店买到(在中国的杂货店是买不到的,去化学试剂商店吧)。确保罗谢尔盐足够粉碎,以便和泻盐充分混合。在这个实验中,我用1份罗谢尔盐兑2份泻盐,4个模子的话,就是4勺罗谢尔盐兑8勺泻盐。下图中,罗谢尔盐在锅里,泻盐在勺子里。
把两种盐的混合物一边加热一边搅拌,不需要加热至沸腾,只要变成液态就行,大概需要加热5—10分钟。
把盐溶液倒入加了电极的糖制模具里,静置一夜,让它们慢慢冷却。
至此4个自制的电容器就做成了。铜线和铝线做成的圆盘分别是电容的2个极板,正负电荷分别储存在它们里面。酒石酸钾钠和硫酸镁填充在金属极板中间,是电介质,电介质的作用是增加电容的容量,改善电容的各种特性。
用万用表的电压档测量一个电容器,发现两极之间存在0.6伏特的电压。这是由于铜导线和铝导线之间的电势差造成的,可以看成一个原电池。
用一块9伏干电池给一个电容器充电,铜导线接电池正极,铝线接负极。
经过30秒的充电,电容两极间的电压已经由0.6伏特变成了1.6伏特。证明里面已经存贮了从干电池得到的电能。
把4个自制电容器串联起来,就是第一个的铜导线与第二个的铝导线连接,依次相连,最后用9伏特干电池一起给它们充电。
经过30秒的充电过程后,拿掉干电池,用万用表测量,4个充电后电容器串联的电压是6伏特。
把一个3伏的发光二极管(led)接在电容器电路中,二极管持续发光了大约60秒,然后开始闪烁。
撤掉二极管,再次用万用表测量,发现电压变成了3.1伏特,证明电容器里存贮的电能已经大部分释放给二极管发光了。
然后,我用电吹风对着串联的自制电容器吹热风,发现电压有0.1v的起伏。接着,把它们放在低音炮旁边,看震动是否会引起电压波动,结果同样出现了0.1v的起伏。证明温度和震动都会对这种自制的电容器产生影响。
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