電容器的原理并不復雜,兩塊金屬板平行放置,中間間隔一定的距離,就是最簡單的電容器。這篇文章詳細介紹了一種電容器的制作過程,很值得大家學習。
4只這種自制的電容器串聯,充電后可以使1只3伏的發光二極管發光1分鐘!
這種電容器的外殼是把融化的糖稀澆筑在模具里,等糖稀冷卻凝固后制成的。當然,我們不必要這么復雜,只要找幾個塑料或者其它絕緣材料的容器就可以了。不過作者選擇糖來做電容器的外殼還是很有創意的,也增加了不少趣味性,我們來一起學習一下吧!
把加2杯白糖,2/3杯玉米糖漿和一杯水倒入鍋中,慢慢加熱到150攝氏度,期間要不斷攪拌。因為西方國家的餐飲里面經常有糖漿,所以選用這樣的材料對他們來說非常容易,但是對中國人就有些難了。而且他們還有熬糖漿專用的溫度計,可以確保溫度準確。注意鍋的溫度不能太高,糖漿溫度過高會燃燒。
如下圖這樣糖漿冒泡了,基本就是熬好了。
這是作者使用的塑料模具。
停止加熱,讓糖漿慢慢冷卻到130度,等氣泡自己消失。然后把糖漿倒入模具,靜置一個晚上,讓它自然冷卻凝固。
這是澆筑好的糖外殼。注意澆筑之前,應該在塑料模具上抹一些油,方便脫模,不然熱糖很容易粘在模具上。
準備4根銅線,4根鋁線,都是大約20厘米長,準備做電容器的電極。
用鉗子把導線繞成圓盤狀:
就是這樣:
一個模具里放置2個電極,一個銅的,一個鋁的,相對放置,注意電極之間不能有接觸,可以把導線的末端彎一下,讓它夾住糖做的模具的邊緣。
其實這就相當于是最簡單的平行板電容器,兩根金屬絲完成的圓盤,就相當于兩個金屬板。
看了上面的制作過程,你肯定覺得難度太大。其實你只要自己找幾個現成塑料容器,問題就簡單多了。但是下面的材料和步驟卻不能偷懶了。
拿出事先準備好的羅謝爾鹽(酒石酸鉀鈉)和一些瀉鹽(硫酸鎂),這些東西很容易在雜貨店和藥店買到(在中國的雜貨店是買不到的,去化學試劑商店吧)。確保羅謝爾鹽足夠粉碎,以便和瀉鹽充分混合。在這個實驗中,我用1份羅謝爾鹽兌2份瀉鹽,4個模子的話,就是4勺羅謝爾鹽兌8勺瀉鹽。下圖中,羅謝爾鹽在鍋里,瀉鹽在勺子里。
把兩種鹽的混合物一邊加熱一邊攪拌,不需要加熱至沸騰,只要變成液態就行,大概需要加熱5—10分鐘。
把鹽溶液倒入加了電極的糖制模具里,靜置一夜,讓它們慢慢冷卻。
至此4個自制的電容器就做成了。銅線和鋁線做成的圓盤分別是電容的2個極板,正負電荷分別儲存在它們里面。酒石酸鉀鈉和硫酸鎂填充在金屬極板中間,是電介質,電介質的作用是增加電容的容量,改善電容的各種特性。
用萬用表的電壓檔測量一個電容器,發現兩極之間存在0.6伏特的電壓。這是由于銅導線和鋁導線之間的電勢差造成的,可以看成一個原電池。
用一塊9伏干電池給一個電容器充電,銅導線接電池正極,鋁線接負極。
經過30秒的充電,電容兩極間的電壓已經由0.6伏特變成了1.6伏特。證明里面已經存貯了從干電池得到的電能。
把4個自制電容器串聯起來,就是第一個的銅導線與第二個的鋁導線連接,依次相連,最后用9伏特干電池一起給它們充電。
經過30秒的充電過程后,拿掉干電池,用萬用表測量,4個充電后電容器串聯的電壓是6伏特。
把一個3伏的發光二極管(LED)接在電容器電路中,二極管持續發光了大約60秒,然后開始閃爍。
撤掉二極管,再次用萬用表測量,發現電壓變成了3.1伏特,證明電容器里存貯的電能已經大部分釋放給二極管發光了。
然后,我用電吹風對著串聯的自制電容器吹熱風,發現電壓有0.1V的起伏。接著,把它們放在低音炮旁邊,看震動是否會引起電壓波動,結果同樣出現了0.1V的起伏。證明溫度和震動都會對這種自制的電容器產生影響。
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