Ich denke daran, einen Kondensator herzustellen, nur zum Spaß / zum Lernen. Und ich dachte an die folgende Übung.

In meinem örtlichen Geschäft gibt es Rollen aus Polyethylen-Lebensmittelfilm und Aluminiumfolie . Theoretisch kann ich ein paar von beiden nehmen und sie in einer "Sandschalter" -Methode platzieren, während ich die Ebenen nach links / rechts verschiebe (um Stangen für die aktuelle Sammlung zu erstellen). Dann einfach rollen. Okay, Englisch ist nicht meine Muttersprache, also zeichne ich eine Illustration:

Was ich wissen möchte - ist, wie man resultierende Kondensatorparameter schätzt?

Gegeben:

• Rollenlänge L
• Schichtbreite w
• Aluminiumdicke a
• plastische Dicke p
• Spulendurchmesser b

Ich möchte es wissen:

• Durchbruchspannung V=?
• Kapazität C=?
• Kurzschlussstrom I=? (Bei voller Ladung werden die Kanten mit dem idealen Supraleiter mit Nullwiderstand sofort kurzgeschlossen.)

Betrachten Sie auch alles als ideal:

• Keine Luftspalte zwischen den Schichten
• ideale Wicklung, keine Spannungen / etc.
• Normalbedingungen Dichte, Materialien sind nicht komprimierbar.

PS. Dies ist eine theoretische Frage, um die Beziehung zwischen Parametern zu untersuchen und zu verstehen. Wenn Sie einen freien Wochenendabend haben. Vor vielen Jahren habe ich es nicht in der Schule gelernt (weder in der Institution). Heute wäre es gut, wenn ich etwas daraus lernen könnte. Vielen Dank.

Die Kapazität ist gegeben durch:

Dies ist die Formel für freien Raum oder Vakuum. Wenn Sie ein dielektrisches Material zwischen den Platten verwenden, multiplizieren Sie die resultierende Kapazität mit der relativen Permittivität des dielektrischen Materials. Für Polyethylen beträgt die relative Zulässigkeit 2,25.

Beginnen wir der Einfachheit halber mit flachen Aluminiumblechen, die durch eine Polyethylenfolie getrennt sind:

Angenommen, die Dicke des Polyethylens beträgt 15 Mikrometer. Die Abmessungen betragen 20 cm x 50 cm

Ihre Kapazität beträgt C = 2,25 * 8,85418782 × 10 ^ -12 * 0,2 * 0,5 / 0,000015 F = 0,133 uF

Wenn Sie nun beabsichtigen, die flachen Blätter auf einer Spule zu rollen, ändern sich die Dinge. Betrachten Sie das Bild unten:

Jetzt wirken plötzlich beide Seiten der Aluminiumfolie als Kondensatoren. Schwarz ist eine Platte und Blau ist eine andere Platte aus Aluminium. Der Leerraum ist dielektrisch.

Dies sollte die Kapazität ungefähr verdoppeln.

Wenn wir nun zu Ihren Fragen kommen, scheint die Durchbruchspannung zwischen verschiedenen Quellen sehr unterschiedlich zu sein:

Die oben berechnete Kapazität.

Idealerweise sollte bei einer Widerstandsentladung von Null ein unendlicher Strom vorhanden sein.

$C= \epsilon _o \cdot \epsilon _R\dfrac{A}{h}$
wo $D_k=\epsilon _R =$ = "relative Permittivität": 2 bis 5 für die meisten Kunststoffe, FR4 = 4,2 bei 10 MHz

Hier finden Sie weitere Informationen zu Filmkappen

https://www.digikey.com/eewiki/display/Motley/Film+Capacitors

Filmkondensator-Subtyp, bei dem die Elektroden auf einem Trägersubstrat in einer sehr dünnen Schicht (10 Nanometer) aufgebaut sind, üblicherweise durch einen Vakuumabscheidungsprozess.

Wenn Sie Bremssättel haben und ein großes Blatt jedes Materials 10 Mal in zwei Hälften falten, haben Sie das 1024-fache der ursprünglichen Dicke. Drücken Sie dann die Luft außerhalb Ihrer Folie heraus.

Lassen Sie zusätzliches Plastik auf der Außenseite und rollen Sie es dann wie einen Bleistift herum und setzen Sie einige Folienlaschen für Elektroden ein. Wenn Sie den Film durchstechen, erhalten Sie nicht die volle Durchschlagspannung für PE-Kunststoff (Polyethylen).

BDV vs Material (glatte flache Elektroden)

meine Schätzungen aus Erfahrung

3.0 kV/mm very clean Air 
  1 kV/mm dusty humid air

5   kV/mm clean PU and smooth foil
10  kV/mm processed PU in capacitors
20  kV/mm cross-link PU (XLPU) processed in clean rooms with 1 GV

25 kV/mm min Transformer Oil as shipped
75 kV/mm min Transformer Oil process by machine: heat, vacuum, demoist, and HEPA oil filter

Können Sie 10nF bekommen? 0,1 uF ?? mit 5 kV / mm dielektrischer Dicke? (5 V / um)

Viel Glück. Gehen Sie mit Neoprenschuhen auf einem Nylonteppich herum, um sich aufzuladen. Obwohl PU-Kappen an den Elektroden, die den ESR steuern, einen sehr geringen Widerstand haben, erhalten Sie diesen mit Alaunfolie nicht. Sie ätzen es mit Säure, um die Rauheit der Nanooberfläche zu erhöhen.