103

Ketika saya membelai kucing saya, dan kemudian menyentuh hidungnya, saya sedikit kaget. Kadang-kadang, ketika dia berjalan ke sesuatu, hidungnya melotot dan dia melompat mundur dan mengisap. Saya bertanya-tanya bagaimana saya bisa mengukur kapasitansi kucing saya.

Jadi berapa mikro-farad yang dimiliki kucing saya? Saya tidak berpikir saya bisa menempelkan benda hitam di multimeter ke ekornya dan kemudian menyentuh sisi merah ke hidungnya seperti pada artikel wikihow ini . Baik artikel wiki tentang kapasitansi tubuh maupun pertanyaan pertukaran tumpukan ini pada topik yang sama tidak memberi tahu saya apa pun tentang pengukuran.

Saya memiliki chip kapsul I2C untuk Arduino saya, tetapi sepertinya hanya membuang angka acak antara 200 dan beberapa ribu, dan saya tidak yakin apa yang harus dilakukan dengan angka-angka itu bahkan jika ada pengulangan untuk mereka.

Apakah mungkin untuk membuat tali pada layar untuk kucing saya yang akan menunjukkan "muatan saat ini" untuk kucing saya pada kotak LED oranye terang? Atau apakah saya perlu memiliki tegangan referensi (pemahaman saya tentang listrik adalah bahwa tegangan selalu relatif, apakah ini berlaku untuk listrik statis juga?)

Terima kasih sebelumnya,

Tim

EDIT: Sementara jawaban Russell McMahon dalam teori tampaknya berhasil, saya tidak berpikir metodenya semudah diimplementasikan seperti halnya George Herold. Kedua jawaban itu tampaknya menjawab pertanyaan langsung yang diajukan dalam judul. Namun, keduanya tidak sepenuhnya lengkap. Mereka berdua bergantung pada persyaratan memiliki kucing yang terisi penuh. Tapi bagaimana kita tahu berapa kali menepuk kucing kita sebelum mereka terisi penuh.

Sangat penting untuk juga dapat mengukur muatan secara real time, sesuai respons JRE untuk menetapkan dasar bagi metode Herold atau McMahon. Dengan menggunakan teknik JRE, kita dapat mengisi daya kucing sampai muatannya berhenti naik, MAKA mengukur kapasitansi kucing.

Idealnya, jika kita ingin memverifikasi potensi daya petting sebagai sumber energi bahan bakar pasca-fosil yang sempurna, kita akan membutuhkan pengukuran waktu nyata yang dapat diandalkan dari jam milliwatt kucing yang disimpan serta biaya purrcentage dan biaya pengisian purr pat.

capacitance static

— timthelion
sumber

54

Beri tahu kami jika Anda memiliki nilai akurat untuk catpacitance.

— Nick Johnson

20

Kucing Anda mungkin menghargai kerah dengan kain konduktif panjang yang menyeret lantai. Saya telah membumikan anak-anak saya, tetapi tidak pernah membumikan kucing saya.

— dotancohen

5

Apakah Anda ingin mengukur kapasitansi, atau Anda hanya ingin tahu apakah kitty sudah diisi? Muatan dapat dideteksi dengan teleskop ( amasci.com/emotor/chargdet.html ). Saya mengalami kesulitan menemukan MPF102, tetapi sinyal kecil N-Channel JFET harus bekerja (saya menggunakan 2N5464.)

— JRE

4

Katamu, dan semua insinyur bersemangat.

— Matt Young

10

Seperti yang dikatakan ahli fisika, kita dapat menghitung catpacitance sebagai berikut: pertama mari kita asumsikan kucing adalah bola yang seragam ...

— Hugh Bothwell

11

Mengenai pencarian karunia untuk keandalan dengan cara yang murah: untuk meyakinkan diri sendiri bahwa ini adalah tugas yang agak sulit untuk dilakukan secara andal (dengan presisi laboratorium), lihat apa yang diperlukan untuk mengukur "itu" untuk manusia, misalnya dalam sebuah makalah yang mempelajarinya untuk tujuan terkait ESD, Perhitungan Numerik Kapasitansi Tubuh-Manusia dengan Metode Muatan Permukaan oleh Osamu Fujiwara dan Takanori Ikawa, doi: 10.1002 / ecja.10025 . Mengutip dari abstrak:

Namun, kapasitansi tubuh sangat bergantung pada hubungan antara bidang tanah dan postur tubuh. Oleh karena itu tidak jelas faktor-faktor apa yang mengatur kapasitansi tubuh. Dalam tulisan ini, kapasitansi statis dari benda yang berdiri di atas bidang tanah dihitung dengan menggunakan metode muatan permukaan. [...] Ditemukan bahwa kapasitansi meningkat ketika bagian belakang sol sepatu mendekati bidang tanah, bahwa kapasitansi tubuh pada ketinggian yang sama (10 mm) karena sol sepatu adalah 120 hingga 130 pF, dan itu sekitar 60 pF jika lokasi sol cukup tinggi. Temuan komputasi dikonfirmasi oleh pengukuran kapasitansi tubuh.

Dan jika Anda ingin tahu tentang metode pengukuran mereka, berikut adalah rinciannya dari makalah:

Gambar 7 (a) menunjukkan metode pengukuran kapasitansi manusia-tubuh dan Gambar 7 (b) menunjukkan rangkaian ekivalennya. Orang yang diuji (tinggi 168 cm, berat 68 kg) dengan bentuk tubuh dekat dengan model tubuh manusia berdiri dengan kaki telanjang di atas pelat Styrofoam atau pelat akrilik berlubang (kedalaman 30 cm, lebar 11 cm) pada pelat logam dalam perisai Faraday. Pelat akrilik berlubang memiliki 201 lubang yang dibuat dengan bor dengan diameter 4,5 mm di lokasi acak di atas piring dan dengan rasio luas sekitar 9%. Dengan cara ini, izin relatif berkurang secara efektif. Dalam kondisi ini, catu daya digunakan untuk mengisi daya ke V _B0 (= 10 V) melalui sakelar analog (Toshiba TC4066BP). Ketika catu daya dimatikan oleh saklar analog, potensial tubuh v _B(t) diperkuat oleh penguat impedansi masukan rendah (dengan resistansi masukan R _i = 10,2 MOhm, kapasitansi masukan C _i = 13,6 pF) dan diarahkan ke komputer melalui konverter A / D. Frekuensi pengambilan sampel dari konverter A / D adalah 200 kHz dan tingkat kuantisasi adalah 12 bit. Dalam pengukuran potensial, pelat logam digunakan sebagai tanah yang terhubung ke koneksi arde perangkat pengukuran. Dari rangkaian ekivalen pada Gambar 7 (b), potensial tubuh v _B (t) diberikan oleh

$\frac{v_{B} (t)}{V_{B 0}} ≃ e x p [- \frac{t}{(C_{i} + C_{B}) R_{i}}]$ $\frac{v_B(t)}{V_{B0}} \simeq exp \Big[ - \frac{t}{(C_i+C_B)R_i}\Big]$
Oleh karena itu, dari karakteristik peluruhan potensial, kapasitansi bodi C _B dapat diturunkan.

Ini pada dasarnya adalah metode konstan waktu yang sama yang disarankan oleh George Herold (yang saya undur ulang beberapa waktu lalu), tetapi dengan standar mati. Tidak ada yang mengukur kapasitansi tubuh dengan keteraturan (bahkan untuk manusia), jadi saya tidak tahu mengapa Anda berharap akan ada cara yang murah untuk melakukannya dengan andal ... Tidak apa-apa bahwa itu mungkin akan sedikit berbeda ketika kucing mengubah posisi tubuh .

Juga, jika Anda berharap untuk hanya mensimulasikannya di komputer ... model numerik mereka kemungkinan tidak akan terlalu baik untuk kucing karena:

Selain itu, pakaian dan rambut tidak termasuk dalam model numerik.

Untuk kertas yang agak lebih tua (tetapi sekarang tersedia secara bebas), yang membahas masalah dengan mendapatkan pengukuran kapasitansi tubuh yang akurat, lihat kapasitansi tubuh manusia N. Jonassen : konsep statis atau dinamis? . Membaca itu, satu hal yang menonjol adalah bahwa sol sepatu sebenarnya merupakan kontributor utama kapasitansi model tubuh manusia (sementara rambut dan pakaian pada dasarnya dapat diabaikan). Sayangnya, itu mungkin kebalikan dari apa yang dapat Anda harapkan untuk elemen dominan pada kucing (dalam keadaan alami) sejauh menyangkut kapasitansi. Sayangnya poin karunia pada SE agak tidak mungkin menjadi "hibah" yang cukup bagi peti mati untuk menangani model tubuh kucing yang agak berbeda di laboratorium mereka ...

— Mendesis
sumber

Mencari studi lama adalah ide yang bagus. Berikut ini adalah studi jn.nutrition.org/content/134/8/2110S.full yang mengukur kapasitansi untuk beberapa tujuan atau lainnya.

— timthelion

@timthelion: kertas nutrisi itu hanya menyebutkan secara singkat bahwa mereka mengukur kapasitansi kulit anjing.

— Fizz

Jika Anda entah bagaimana tertarik pada jaringan tertentu daripada seluruh tubuh ... Angkatan Udara AS telah menghasilkan ulasan / studi besar pada 30 spesies sesuatu (termasuk kucing): dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD= ADA309764 Karena jaringan (diasumsikan) homogen, mereka memberikan konduktivitas dan permitivitas .

— Fizz

Saya memilih jawaban Anda, meskipun saya pikir itu jawaban Pak Herold, dan MAC juga pantas disebut. Saya memilihnya untuk presentasi yang berkualitas dan karena itu "menarik".

— timthelion

42

"Sentuh Bukan Kucing, Bot Sarung Tangan"

DTTAH / ACNR / IANAL / YMMV *

Peralatan:
Voltmeter / osiloskop impedansi tinggi dengan probe HV.
Kapasitor kapasitansi rendah tegangan tinggi (1 10 100 1000 pF) x 2 masing-masing.

Kapasitor pretest-charge ke beberapa voltase semi dikenal dan ukur dengan voltmeter untuk menentukan kemampuan pengukuran.

Untuk hasil purrfect harus ada cakar minimal antara iterasi pertama dan kedua dari 2.3.4.

Pilih batas - katakan 100 pF.
Tutup pelepasan (pendek)
Hubungkan satu ujung tutup ke tanah - satu ujung tutup ke kucing.
.... (Bagaimana "untuk kucing" dicapai dibiarkan sebagai latihan untuk pembaca.)
.... (Cap dan kucing sekarang pada saat yang sama mendentingkan)
Cabut tutup dari kucing
Ukur Vcap
ulangi 2. 3. 4.
Bandingkan bacaan.
Ulangi dengan huruf besar dan kecil. Tujuan adalah kisaran di mana V1 / V2 berguna tinggi - katakanlah sekitar 2: 1.

Pengolahan.

Ketika topi terhubung ke topi kucing dibebankan. Biaya berbagi Cat dan topi sebanding dengan kapasitansi. Tegangan keseluruhan turun untuk mencerminkan peningkatan kapasitansi sistem dari tutup addin ke Ccat. Jika Vcat sebelum dan sesudah transfer diketahui, Anda dapat menghitung Ccat.
Tapi Vcat 'agak sulit' untuk ditentukan.
Proses berulang memberikan poin kedua dan 2 persamaan simultan dapat diselesaikan untuk memberikan Ccat.

Jika Ccap << Ccat delta V kecil dan hasilnya tidak dikondisikan. Jika Ccap >> Ccat delta V besar dan hasilnya buruk.

Jika Ccap ~~~ = Ccat bubur tepat dan tempat tidur tepat.
Jika Ccap = Ccat maka tegangan akan berkurang dua pada pembacaan kedua.
V = Vcat_original / 2

Kalau tidak, perubahan rasio terkait dengan proporsi terbalik dengan kapasitansi.
V2 = V1 x Ccat / (Ccat + Ccap) atau

Katakanlah V1 / V2 = 0,75 Ccat = 3 x Ccap.

E&OE ....

DTTAH ...... Jangan coba ini di rumah
ACNR ........ Semua peduli, tidak ada tanggung jawab
IANAL ....... Saya bukan pengacara
YMMV ....... Anda jarak tempuh AKAN bervariasi
E&OE ........ Kesalahan & Kelalaian dikecualikan.

— Russell McMahon
sumber

4

Selamat, saya ragu ada orang yang memberikan jawaban yang masuk akal, yang akan menakuti penanya.

— Dzarda

43

Kita bisa mendapatkan batas yang lebih rendah pada kapasitansi. Jika kita mengasumsikan kucing bulat yang terisolasi dari jari-jari R dalam ruang hampa, kapasitansi akan menjadi 4 F. Jika kucing itu jari-jari 0,1 m, maka itu akan menjadi sekitar 11pF.

π ϵ_{0} R

$\pi \epsilon_0 R$

— Spehro Pefhany

4

Pertama, untuk apa ACNR berdiri? Kedua, tidak jelas bagi saya apakah pada langkah 3 kucing harus diisi atau tidak diisi. Jika diisi, bagaimana saya memastikan bahwa kucing terisi penuh?

— timthelion

7

Pastikan untuk menggunakan kabel CAT-5

— Jim Garrison

8

@SpehroPefhany Lihatlah, kucing bulat. Sekarang untuk mengisolasinya. cdn.techgyd.com/…

— FullmetalEngineer

28

Sebagai sedikit riff pada Spehro's, Capacitance ~ radius. Anda dapat mengukur kapasitansi tubuh Anda sendiri dengan ruang lingkup Anda. Hubungkan probe x10, membuat Anda memicu tembakan tunggal, lecet kaki Anda atau gosok sweater Anda (pelompat di Inggris) dan sentuh ujung probe. Anda akan melihat debit Anda melalui 10 Meg Ohm dari probe lingkup. Temukan titik 1 / e. Ini tembakan lingkup 'untuk saya. (Anda harus bermain-main sedikit untuk mendapatkan jumlah scuffing yang tepat.) Saya mendapatkan sekitar 2,5 ms ~ 250 pF. Anda bisa mencoba hal yang sama dengan kucing.

/ masukkan deskripsi gambar di sini

Oh untuk kucing (atau angka yang lebih akurat), Anda harus mengurangi kapasitansi probe.
(sekitar 16pF untuk probe x10 saya.)

Edit untuk komentar: Ini adalah contoh peluruhan RC. RC adalah konstanta waktu dari rangkaian. Lihat artikel wiki di sini. Perkiraan cepat konstanta waktu adalah waktu ketika tegangan turun ke 1 / e dari nilai awalnya. (1 / e adalah sekitar 1/3) Dalam 'lingkup bidikan di atas kali ini adalah sekitar 2,5 ms = RC (R = 10 Meg ohm)

— George Herold
sumber

4

Ini terlihat seperti metode yang masuk akal. Namun, saya tidak memiliki ruang lingkup di rumah. Saya harus bertanya di ruang peretasan apakah kucing diizinkan ...

— timthelion

1

Saya selalu mendapatkan denyut nadi positif. Saya mencoba menggosok dengan bahan lain .. tapi tidak ada yang negatif. Hasil Anda mungkin berbeda. (hanya peringatan)

— George Herold

2

@Kynit, Terima kasih, jawaban pertama saya jam sepuluh, saya mendapat lencana atau sesuatu ... angka itu akan melibatkan kucing. Itu J. Larkin pada sci.electronics.design yang mengajari saya trik ini. (Saya melihat semacam efek aneh dari menyentuh sirkuit saya.) Saya ingat karena dia kecewa bahwa saya memiliki waktu pembusukan yang lebih lama ... itu berarti saya lebih besar. 5'11 "£ 165. Apa waktu pembusukan Anda

— George Herold

11

Masalah Meowtivation dan TUJUAN

Bagaimana seseorang mengukur berat di ruang? Tentunya tidak dengan skala, karena tidak ada gravitasi. Seseorang harus menggunakan alat khusus untuk menyimpulkannya secara tidak langsung - melalui osilasi.

Demikian pula, Anda mencoba mengukur nilai kucing, di mana Anda tidak bisa langsung mengukur kapasitansi. Untungnya, ada beberapa hal yang kita ketahui dari fisika yang terjadi pada kapasitor yang dapat kita gunakan untuk menyimpulkan Faradicity kucing kita.

Geomeowtry

Mari kita mulai dengan memeriksa geometri masalah ini. Kita tidak dapat secara tepat menyatakan bahwa kucing adalah kapasitor dalam arti tradisional, meskipun tentu saja dapat menyimpan biaya. Secara praktis, Anda telah menggambarkan sistem kombinasi lantai-paw-cat, di mana cakar kucing membentuk dielektrik antara itu dan lantai (atau tempat tidur, atau lembaran, atau apa pun). Kucing itu hanya setengah dari pengaturan, tapi saya ngelantur.

Dengan demikian kita akan menghindari mengambil tindakan drastis seperti menggoreng kucing dengan 10.000 V dari kepala-ke-ekor (kita sudah tahu kita bisa memodelkan kucing sebagai resistor). Sebagai gantinya, kami akan melakukan sesuatu yang tidak berbahaya: tempelkan kucing di atas tikar isolasi (hanya untuk keamanan) dan tarik 10.000 V dari kucing ke tanah.

Apa yang terjadi ketika tubuh menyimpan muatan?

Lebih banyak muatan = lebih banyak energi. Lebih banyak energi = lebih banyak massa.
Lebih banyak biaya = lebih banyak ion. Lebih banyak ion = lebih banyak kekuatan di suatu tempat.

Sepertinya kita memiliki dua cara berbeda, kita dapat melakukan pengukuran sederhana.

Meowthed 1: Lebih banyak biaya, lebih banyak massa

Mari kita lakukan derivasi serbet dari wahyu yang cemerlang dari Einstein ini.

\begin{aligned} E & = m c^{2} \\ m & = \frac{E}{c^{2}} a little rearrangement \\ \partial m & = \frac{\partial E}{c^{2}} convert into differential form \end{aligned}

$\begin{split} E &= mc^2 \\ m &= \frac{E}{c^2} \quad\text{a little rearrangement} \\ \partial m &= \frac{\partial E}{c^2} \quad\text{convert into differential form} \end{split}$

Oke, terserahlah, kemana aku akan pergi dengan ini? Apakah kamu melihatnya? Kita sekarang dapat menghubungkan perubahan massa dengan perubahan energi ! Istilah E jahat itu tidak begitu menakutkan, itu setara dengan jumlah energi yang tersimpan di dalam catpacitor.

E_{j o u l e s} = C \cdot V (coloumb volts) 1 C = 1 F \cdot 1 V ∴ E_{j o u l e s} = F \cdot V^{2}

$E_{joules} = C \cdot V \quad \text{(coloumb volts)} \\ 1 C = 1 F \cdot 1 V \\ \therefore E_{joules} = F \cdot V^2$

Sekarang kita sudah sampai di sana. Mari bergabung!

\begin{aligned} \partial m & = \frac{\partial [E]}{c^{2}}, E = F \cdot V^{2} \\ \partial m & = \frac{\partial [F \cdot V^{2}]}{c^{2}} \\ = \frac{F}{c^{2}} \partial [V^{2}] \\ F & = \frac{\partial m \cdot c^{2}}{\partial [V^{2}]} \end{aligned}

$\begin{split} \partial m &= \frac{\partial[ E ]}{c^2}, \quad E = F \cdot V^2 \\ \partial m &= \frac{\partial[ F \cdot V^2 ] }{c^2} \\ &= \frac{F}{c^2} \partial [ V^2 ] \\ F &= \frac{ \partial m \cdot c^2 }{\partial [ V^2 ] } \end{split}$

Begitulah, teman saya - formula untuk kapasitansi kucing yang dapat Anda ukur dengan skala rumah tangga dan sumber tegangan - mungkin sekitar seribu baterai 9V secara seri. Mari kita coba. Dengan asumsi kucing mirip dengan manusia, kita dapat memperkirakan kapasitansi sekitar 100 pF . Mari kita lihat apa yang diharapkan~~10.000 V~~ satu megavolt.

100 pF = \frac{\partial m \cdot c^{2}}{[10^{6} V]^{2}}, \partial m \Rightarrow 1.11 fg

$100 \text{pF} = \frac{ \partial m \cdot c^2 }{ [ 10^6 \text{V} ]^2 }, \quad \partial m \Rightarrow 1.11 \text{fg}$

Nah, jika Anda harus mengeluh tentang sesuatu, itu adalah benar bahwa kita mungkin akan kehilangan perubahan massa dari pernapasan dari kucing atau penumpahan normal bulu / kulit. Juga, kita mungkin melintas di tikar isolasi pada satu juta volt, tapi hei - Anda menginginkan sesuatu yang mudah untuk diukur, dan apa yang lebih mudah daripada menimbang kucing?

Meowthed 2: Lebih banyak biaya, lebih banyak kekuatan

Kita memerlukan dua tingkat tipuan untuk yang satu ini karena kekuatan bisa sulit untuk diukur ketika itu kecil (lihat di atas). Meskipun kita dapat menggunakan skala lain dengan kucing di atasnya, mari kita andalkan sesuatu yang sederhana - fakta bahwa kucing selalu.

Ini memang membutuhkan beberapa peralatan, yaitu beberapa magnet besar. Ambil platform uji kami dari satu meowthed (kucing, tikar, dan bidang tanah) dan jatuhkan bersama-sama melalui magnet.

\vec{F} = q (\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})

$\vec F = q(\vec E + \vec v \times \vec B)$

Kita dapat mulai dengan menghilangkan medan listrik karena kita belum secara khusus menciptakannya. Kemudian, perhatikan bahwa muatan yang kita tangani berasal dari kapasitansi kucing.

\begin{aligned} C & = \frac{q}{V} q = C V \\ \vec{F} & = C V (\vec{v} \times \vec{B}) \\ C & = (\frac{1}{V}) (\frac{\vec{F}}{\vec{v} \times \vec{B}}) \end{aligned}

$\begin{split} C &= \frac{q}{V} \quad q = CV \\ \vec F &= CV ( \vec v \times \vec B ) \\ C &= \Big ( \frac{1}{V} \Big ) \Big ( \frac{ \vec F }{ \vec v \times \vec B } \Big ) \end{split}$

Karena ini sepele untuk diturunkan dan pada dasarnya saya sudah menguraikan seluruh masalah untuk Anda, saya akan menyerahkannya kepada pembaca untuk mendapatkan kepuasan dari derivasi ini.

Jika Anda memulai kucing dalam orientasi vertikal, kucing akan berputar secara alami saat jatuh untuk mengoreksi orientasinya sehingga mendarat dengan kakinya. Ukur tinggi dan panjang kucing Anda dan tentukan seberapa tinggi Anda harus menjatuhkannya saat tidak diisi sehingga ia berputar persis sembilan puluh derajat ketika menyentuh tanah. Ulangi dan perbaiki sampai kucing tidak lagi bisa mengikuti - kucing tidak bisa berputar cukup cepat. Berhati-hatilah di sini karena efek aneh ikut bermain saat Anda membawa kucing ke batas ini.

Mengetahui bahwa kucing itu berusaha sekuat tenaga untuk mengoreksi orientasinya, kini Anda dapat mengisinya dan pergi - bom terbuka. Sekarang, dengan anggapan bahwa kucing diberi energi dan membentuk kapasitor dengan bidang tanah, muatan di tubuhnya seharusnya sudah terpisah: beberapa di cakar dan yang lain di bagian atas punggungnya yang berbulu. Saat turun, muatan ini masing-masing akan mengalami gaya melalui medan magnet menurut derivasi Lorentz di atas dan akan menghasilkan torsi pada tubuh kucing yang menyebabkannya berputar relatif terhadap matras yang ada.

Terus tingkatkan tegangan melintasi kucing sampai torsi yang diberikan cocok dengan usaha teman berbulu Anda untuk memperbaiki sendiri. Ketika kucing tidak bisa lagi berputar, Anda memiliki semua variabel yang diperlukan.

$V$ adalah tegangan pada penurunan akhir Anda. berasal dari torsi pada kucing berdasarkan seberapa cepat ia dapat berputar sebelum menerapkan tegangan. Gunakan fisika tingkat sekolah menengah dan geometri kucing khusus Anda untuk mendapatkan nilai ini (NB, ini hanya perlu dilakukan sekali dan dapat disimpan untuk tabulasi di masa mendatang). benar-benar bergantung pada gravitasi dan titik waktu selama musim gugur ketika pengukuran dilakukan. adalah kekuatan medan magnet yang diketahui berdasarkan dari magnet yang Anda gunakan. $\vec F$ $\vec v$ $\vec B$

Jika ini tampaknya terlalu rumit bagi Anda, cukup jatuhkan kucing dari titik yang cukup tinggi sehingga mencapai kecepatan terminal sebelum memulai pengamatan Anda.

Akhirnya Anda mendapatkan nilai dengan hanya sedikit kegelisahan, sumber tegangan, dan mata yang tajam. $C$

Kesimpulan

Jelas ini adalah masalah sederhana yang telah dilakukan sebagian besar siswa fisika, jika memang mereka pernah melakukan fisika nyata . Foto-foto itu hilang tetapi sudah larut dan saya tidak bisa menghabiskan seluruh waktu saya untuk membantu Anda dalam hal-hal sepele dasar. Ada jauh lebih banyak cara untuk melakukan pengukuran ini, jadi pakai topi berpikir Anda dan beri tahu kami bagaimana hasilnya!

— dmsnell
sumber

10

Anda dapat mengukur muatan pada kucing menggunakan electrocope.

Saya membangun satu seperti yang direferensikan, tetapi tidak bisa mendapatkan MPF102. 2N5464 bekerja dengan baik sebagai gantinya. Bangun sirkuit seperti dijelaskan, lampirkan di kotak logam (arde sisi negatif baterai ke kotak) dan tambahkan antena seperti dijelaskan dalam artikel. Jika lampu LED, maka Anda punya kucing yang dimuat.

Perhatikan juga, ANDA mungkin dimuat bukan kucing. Zap terjadi ketika ada perbedaan dalam tingkat pengisian daya, jadi jika Anda ditagih lebih dari kucing Anda juga akan terkena sengatan listrik. Tenangkan diri Anda sebelum memegangi kucing - jika Anda masih terkena sengatan maka kucing tersebut dikenakan biaya.

Elektroskop dari William J. Beaty amasci.com/emotor/chargdet.html

— JRE
sumber

Saya melakukan versi ini untuk proyek sains sekolah dasar putri saya: instructables.com/id/...

— copper.hat

6

Saya merasa menarik bahwa saya tidak melihat solusi yang tertanam.

Anda dapat membuat sirkuit RC seperti dijelaskan di atas di mana kucing Anda adalah C. Hubungkan kucing C Anda dan rangkaian resistor R dari tanah ke pin IO pada mikrokontroler Anda. Atur jalur IO ke output tinggi cukup lama untuk memastikan Anda telah mengisi penuh kucing Anda. Kemudian alihkan jalur IO ke input dan hitung berapa lama yang dibutuhkan kucing Anda untuk dibuang ke ground. Input pada baris IO akan menjadi nol ketika ini terjadi.

Mengisi dan mengeluarkan Anda berulang kali pada penghitung waktu perangkat keras untuk menghitung rata-rata dari waktu ke waktu. Kapasitansi kucing Anda dapat dihitung dari nilai resistor dan waktu yang diperlukan untuk melepaskan dari tegangan yang terisi penuh ke tegangan ambang batas pada jalur IO mikrokontroler Anda. Terserah Anda untuk membuat probe dan ransel kucing yang bagus dengan nilai layar LCD dari nilai yang terus menerus dihitung oleh mikrokontroler.

Metode ini:

Tidak membutuhkan peralatan pengukur tambahan.
Mengukur terus menerus.
Dapat di-output ke layar LCD untuk pemantauan langsung.
Cukup kecil untuk menunggangi kucing Anda dengan nyaman.
Sepenuhnya otomatis.

— jcoffland
sumber

3

Antarmuka kucing dengan sirkuit pengukur adalah masalah terbesar, karena tidak ada standar internasional tentang bagaimana probe pengukuran harus dilampirkan pada kucing. Untuk menghindari masalah, kita akan melihat kucing pada tingkat makroskopis.

Berikut adalah solusi sederhana (ini tidak terlalu sederhana). Hal-hal yang Anda butuhkan:

dua pelat logam yang memiliki area lebih besar dari kucing Anda
bahan isolasi untuk pelat
sumber impuls atau berkelanjutan

Apa yang harus dilakukan:

Bangun kapasitor besar dengan dua pelat logam, sembari mengisolasi permukaannya. Mengukur responsnya terhadap input tegangan. Tingkatkan voltase hingga Anda mendapatkan sesuatu yang dapat diukur.
Letakkan kucing Anda di kapasitor dan ukur kembali. Kucing akan mengubah kapasitansi.

Secara efektif, Anda akan mendapatkan satu kapasitor pada putaran pertama, dan seri kucing dengan kapasitor pada putaran kedua. Saya kira Anda harus melihat perubahan kapasitansi untuk posisi kucing yang berbeda, diet yang berbeda, kucing tidur vs kucing terjaga dan seterusnya untuk mendapatkan model yang relevan dari kapasitansi tergantung pada parameter kucing yang berbeda.

Tidak mengetahui respons frekuensi kucing, Anda harus mencoba DC, dan input berdenyut. Kucing harus bergantung pada frekuensi. Terutama sehubungan dengan frekuensi membalik dipol air, karena ini adalah bagian yang baik dari kucing.

Saya akan segera menggambar, sekarang saya hanya ingin berbagi ide.

— WalyKu
sumber

Dengan kucing ditempatkan di antara pelat kapasitor dan tegangan yang cukup tinggi, saya pikir Anda benar-benar akan akhirnya mengukur bentuk berbulu-listrik-kucing-pacitance.

— Nedd

Benar. Itu tidak akan mengukur kepekaan kucing pada kucing seperti yang Anda inginkan. Saya pikir akan sangat membantu untuk mendapatkan lebih banyak informasi tentang bahan tersebut, karena dapat membantu dalam membuat model kucing. Dengan model kucing, kita tidak perlu menggunakan hewan dalam upaya kita untuk memajukan sains!

— WalyKu

2

Ini bukan kapasitansi yang harus Anda minta. Kapasitansi kucing Anda tidak jelas dengan kejutan yang Anda miliki. Ini adalah akumulasi muatan statis. Kapasitansi adalah tentang kemampuan transaksi energi oleh bahan dielektrik, bukan potensi biaya muatan. (lihat: http://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity )

Anda dapat memiliki gagasan tentang levelnya menggunakan fakta elektron saling tolak. Anda dapat membuat teleskop (membantu: http://www.exploratorium.edu/snacks/electroscope/index.html )

Selain itu, Anda dapat menggunakan voltmeter digital sebagai gantinya. Mengubahnya menjadi fungsi milivolt AC. Satu probe dibumikan. Ayunkan probe lainnya (~ 2-3 hz) tegak lurus ke belalainya, tanpa menghubungi.

— Ayhan
sumber

Hewan dengan belalai itu akan memiliki kapasitansi lebih banyak.

— Nedd

1

Saya menggunakan kata itu sebagai sinonim dari batang tubuh. Saya tidak tahu bahasa ini dengan sempurna, kadang-kadang saya menggunakan kamus dan itu dapat menyebabkan sinonim aneh kata-kata populer. Saya pikir saya akan maju lebih cepat dalam bahasa Inggris dengan membaca dan menulis di sini :)

— Ayhan

trunk adalah kata yang hebat .... Namun saya pikir ini lebih sastra, dan tidak begitu umum digunakan akhir-akhir ini.

— nielsbot

Apakah Anda seorang politisi? Mereka juga cenderung mengatakan: "Pertanyaan yang harus Anda tanyakan adalah ..." :-)

— Russell McMahon

1

Jika pertanyaannya adalah penolakan terhadap kucing, bukankah aneh jika tidak ada yang menyarankan bangun dari kursi komputer Anda dan menemukan laci mana yang memiliki DVM Anda?

Atau BK rlc-meter diatur ke "c" dan 1KHz.

Satu ujung menyentuh hidung kucing. Bagaimana dengan yang lain? Nah, Cat-pacitance bervariasi dengan pendekatan pada massa konduktif, atau jarak ke tanah. Jadi, petunjuk lain jatuh ke ANDA, dan letakkan tangan di dekat kucing. Seharusnya melihat ~ 20 pF, apalagi jika kucing ada di pangkuan Anda.

— wbeaty
sumber

0

Cara terbaik untuk menguliti Catpacitor ini

Sementara beberapa metode lain yang dipasang di sini tampaknya dapat dikerjakan, pengujian ini dapat dilakukan tanpa perlu osiloskop atau beberapa nilai spesifik kapasitor tegangan tinggi. Padahal impedansi tinggi / meter tegangan tinggi adalah suatu keharusan.

Cara yang lebih baik untuk menangani ini adalah dengan memperlakukannya mirip dengan rangkaian pembagi arus sederhana kemudian turunkan persamaan dasar untuk menghitung Ccat secara langsung.

masukkan deskripsi gambar di sini

Seperti pada rangkaian pertama ini menentukan Rx tidak begitu sulit jika nilai-nilai lainnya diketahui. Pada saat = 0 arus hanya mengalir melalui Rx. Pada waktu = 1 sakelar berubah dan arus membagi antara dua jalur (melalui Rx dan Rref). Jumlah arus di setiap jalur ditentukan oleh nilai-nilai resistor. Gagasan utamanya adalah bahwa total arus input tetap sama pada kedua posisi sakelar, tetapi tegangan pada masing-masing resistor akan berubah karena perbedaan arus di setiap cabang. Menggunakan hukum Ohm, Rx dapat dihitung dengan mengukur perubahan tegangan dan mengetahui nilai Rref.

masukkan deskripsi gambar di sini

Pada pasangan sirkuit berikut ini, kami memperkenalkan Cat dengan kapasitansi tidak dikenal (Ccat) ke ground. Pada saat = 0 ada total muatan tetap dalam rangkaian (Qtotal0). Ini adalah muatan awal pada Kucing (Qcat0). Muatan awal pada Cat menghasilkan tegangan awal (Vcat0).

Pada saat = 1 sakelar berubah dan muatan total membagi antara Cat dan kapasitor referensi (Cref). Tegangan pada Cat berubah (Vcat1), karena transfer muatan. Muatan yang ditransfer ke kapasitor referensi menghasilkan tegangan (Vcref1) yang sama dengan tegangan pada Cat (jadi Vcat1 = Vcref1).

Penting untuk dicatat bahwa meskipun sebagian muatan telah ditransfer, biaya total yang sekarang ada dalam rangkaian (Qtotal1) masih sama dengan muatan awal, (jadi Qtotal0 = Qtotal1).

Dengan cara yang mirip dengan hukum Ohm, tegangan pada kapasitor dapat ditemukan dengan persamaan V = Q / C. Memanipulasi persamaan ini muatan kapasitor dapat ditemukan oleh Q = VC. Dengan persamaan muatan kapasitor dan mengetahui nilai Cref, hanya diperlukan dua pengukuran tegangan tinggi (pada waktu = 0 dan waktu = 1) untuk menentukan kapasitansi Cat, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

.

Ketentuan yang digunakan:

Persamaan Biaya Kapasitor: Q = VC, dengan Q dalam Columbs, V dalam Volts, C dalam Farads

Qtotal0 = Total Biaya awal saat = 0

Qcat0 = Mengisi daya Cat saat = 0

Qtotal1 = Total Biaya saat = 1

Qcat1 = Mengisi daya Cat saat itu = 1

Qcref1 = Mengisi pada Cref pada waktu = 1

Vcat0 = Tegangan pada Kucing saat = 0

Vcat1 = Tegangan pada Kucing saat = 1

Vcref1 = Tegangan pada Cref pada waktu = 1

Ccat = Kapasitansi Kucing

Cref = Referensi kapasitor

.

Perhitungan:

@ waktu = 0, ukur tegangan pada Cat (Vcat0).

Persamaan muatan kapasitor (Q = VC)

Qtotal0 = Vcat0 Ccat

@ waktu = 1, ganti sakelar, ukur voltase pada Cat (Vcat1), ini juga voltase pada Cref (Vcref1).

Mengetahui bahwa total muatan dalam rangkaian tidak berubah:

Qtotal0 = Qtotal1

Qtotal1 terdiri dari muatan pada Cat dan muatan pada Cref, jadi:

Qtotal0 = (Qcat1 + Qcref1)

Tulis ulang biaya ini sebagai bentuk setara mereka per Q = VC:

(Vcat0 Ccat) = (Vcat1 Ccat) + (Vcref1 Cref)

Ingat bahwa dengan posisi sakelar ini Vcat1 = Vcref1, gantikan dengan persamaan:

(Vcat0 Ccat) = (Vcat1 Ccat) + (Vcat1 Cref)

Bawa istilah Ccat ke satu sisi:

(Vcat0 Ccat) - (Vcat1 Ccat) = (Vcat1 Cref)

Factor out Ccat:

Ccat (Vcat0 - Vcat1) = (Vcat1 Cref)

Isolate Ccat:

Ccat = (Vcat1 Cref) / (Vcat0 - Vcat1)

Selesai...

.

Sekarang sebagai contoh:

Gunakan nilai standar 100pf untuk Cref, ukur Vcat at time = 0 dan at time = 1, (gunakan 9kV dan 4kV)

Ccat = (Vcat1 Cref) / (Vcat0 - Vcat1)

Ccat = (4kV 100pf) / (9kV - 4kV)

Ccat = 400pf / 5

Ccat = 80pf

.

Dengan menggunakan kapasitor nilai tunggal (tegangan tinggi) yang relatif rendah, kapasitansi Cat Anda dapat dihitung, dengan peluang lebih kecil dari konsekuensi cat-tastrophic apa pun.

Juga catat bahwa ini merupakan upaya teoretis semata, tidak ada hewan yang dirugikan dalam proses ini. Hasil Anda dapat bervariasi. Tidak bertanggung jawab atas kerusakan apa pun karena penggunaan informasi di atas yang tidak terlindungi, tidak terkontrol, tidak diminta, atau ceroboh. - .- Nikmati

— Nedd
sumber

Dear Sir, Tampaknya dalam diagram rangkaian Anda, kucing hanya memiliki dua kaki, namun kucing saya memiliki empat kaki.

— timthelion

1

Sayangnya saya menyatakan bahwa derivasi saya hanya teoretis. Untuk mendapatkan lebih banyak jawaban dari buku cerita, Anda dapat menganggapnya dilakukan dengan Puss-in-boots, (dua sepatu bot karet non-konduktif). Dengan dua dari empat kaki yang terisolasi hanya diperlukan simulasi dua kaki.

— Nedd

Yah, saya pikir masalah yang lebih besar, ketika sampai pada kenyataan, adalah bahwa semua cakar adalah hal biasa. Jadi dalam pengertian itu, kucing bukanlah topi.

— timthelion

2

Jika semua cakarnya biasa, saya pikir Anda harus tetap menggunakan koneksi Cat-thode yang umum.

— Nedd

0

Anda dapat melakukan ini adalah langkah dua langkah dengan kapasitansi dan penguat FET. Anda dapat membaca hasilnya pada lingkup atau multimeter.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Pertama: Short C1 untuk menghilangkan semua biaya.

Kedua: Hubungkan Input ke Cat

Anda akan membaca Output tegangan yang dihasilkan pada C1 oleh muatan kucing. Karenanya muatan Cat adalah Vout / C1.

Pastikan Daya + dan Daya- cukup untuk menghindari saturasi LF356. Resistor seri ada untuk menghindari percikan kucing Anda saat Anda menghubungkannya ke kapasitor.

Jika Anda ingin terus membaca sambil "memuat" kucing Anda, maka Anda perlu pembagi kapasitif. Skema berikut bisa melakukannya.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Outputnya dapat dibaca terus menerus.

— MAC
sumber

0

Mengukur kapasitansi kucing kondisi tunak dengan metode sederhana.

Peringatan: Jangan coba ini di rumah. Ini belum diuji oleh penulis.

Peringatan: Daya yang ditransmisikan meningkat baik oleh tegangan, frekuensi dan kapasitansi. Gunakan frekuensi rendah (mis. 75 Hz), tegangan rms rendah (mis. 1 Vrms), dan kapasitansi kopling rendah (mis. 15 pF).

Seperti orang lain katakan sebelumnya. Pelepasan ESD tidak hanya tergantung pada kapasitansi, tetapi juga pada muatannya, baik milik Anda maupun kucing. Jawaban ini mengusulkan metode pengukuran kapasitansi kucing dalam skenario AC kondisi tunak.

Jika model sinyal kecil kucing terlihat seperti ini:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Kemudian Anda dapat mengukur catpacitance Ccat dengan osilator sinus frekuensi rendah dan rms atau voltmeter puncak seperti pada pengaturan ini (perhatikan ESR di atas adalah Rcat di bawah):

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Metode:

Pertama-tama hubungkan multimeter rms langsung ke osilator sinus untuk memastikan Anda memiliki sinus 1 Vrms, dan Anda mendapatkan pembacaan yang stabil.
Biarkan kucing tetap terhubung dan terapkan sinus melalui C1 dengan hanya probe terhubung. Kemudian temukan probe parasit Cpar dengan menghitung: , di mana adalah sinyal input 1 Vrms dan adalah tegangan output Vrms yang diukur. $C_{par} = C_1(V_i/V_o - 1)$ $V_i$ $V_o$
Sekarang hubungkan kucing dan oleskan sinus dengan probe terhubung. Kemudian temukan Ccat dengan menghitung: , di mana adalah sinyal input 1 Vrms dan adalah tegangan output Vrms yang diukur. $C_{cat} = C_1V_i/V_o-C_1-C_{par}$ $V_i$ $V_o$

Mendapatkan koneksi yang baik ke kucing mungkin sulit. Sesuatu di sepanjang garis gelang ESD, yang dibubuhi gel konduktif atau sejenisnya, mungkin diperlukan. Hidung mungkin tempat yang cocok untuk mendapatkan koneksi yang baik, tetapi bersikap baiklah ...

Untuk sensitivitas yang baik, pilihan terbaik untuk nilai C1 adalah ketika C1 dekat dengan Cpar + Ccat.

Resistansi seri ekivalen seharusnya tidak menyebabkan masalah tetapi untuk memastikan, ulangi pengukuran dengan frekuensi satu oktaf ke bawah hingga Anda mendapatkan hasil yang sama. Jika Anda mendapatkan hasil yang berbeda-beda, tetapi itu dapat diulangi pada frekuensi yang sama, cobalah membuat plot pertanda dari respons magnitude, dan kemudian tanyakan lagi dengan beberapa data pengukuran. Akhirnya Ccat dan Rcat adalah perangkat basah, jadi mereka mungkin tidak terlalu stabil seiring waktu.

Kucing Anda juga merupakan antena, oleh karena itu ia kemungkinan mengambil 50/60 Hz dari induk. Sumber ini mungkin dapat didiskon jika mengukur nilai output rms kecil saat menghubungkan kucing sambil menjaga output osilator tetap terhubung. (Jika sinyal antena besar, Anda mungkin dapat menemukan Ccat dengan metode lain => hanya bervariasi C1.) Dalam metode di atas, jika sinyal antena besar, Anda harus mencoba memilih frekuensi untuk pengukuran Anda sehingga sinyal tidak akan menang ' t terlalu banyak bergantung pada hubungan fase.

Untuk mendapatkan pengukuran dari waktu ke waktu, dengan resolusi waktu yang terperinci, perlu untuk mengukur / merekam tegangan output dengan ruang lingkup. Persamaan yang sama berlaku ketika mengukur amplitudo puncak seperti untuk rms. Oleh karena itu, memperkuat output dan kemudian menggunakan penyearah setengah gelombang harus menyediakan sirkuit yang mudah untuk memungkinkan pembacaan terus menerus dari catpacitance.

Akhirnya, jika Anda ingin mengukur kapasitansi sebagai fungsi dari tegangan selama debit, maka Anda harus merekam debit dengan osiloskop seperti yang juga ditunjukkan oleh George Herold dalam jawabannya. Untuk pengaturan ini gunakan osilator gelombang persegi, dan tambahkan resistor luapan besar. Kemudian hitung kapasitansi berdasarkan laju perubahan voltase, dan arus yang diketahui (diketahui dari voltase dan resistansi pelepasan).

C_{c a t} = \frac{V (t) / R_{d i s c h a r g e}}{\frac{d}{d t} V (t)} - C_{1} - C_{p a r}

$C_{cat} = \frac{V(t)/R_{discharge}}{\frac{d}{dt}V(t)} - C_1 - C_{par}$

— HKOB
sumber

0

Untuk mengukur catpacitance kucing Anda, pertama-tama Anda perlu kapasitor dengan kapasitansi yang diketahui dibebankan ke tegangan yang dikenal. Jumlah muatan dalam Columbs dalam kapasitor ini adalah CV di mana C adalah kapasitansi dalam farad dan V adalah tegangan dalam volt.

Sekarang debit penuh kucing Anda. Salah satu caranya adalah dengan berjalan melintasi kertas aluminium yang diardekan.

Pasang suguhan ke salah satu terminal kapasitor, yang lainnya ke selembar kertas. Saat kucing Anda memperlakukannya, kapasitor yang dikenal akan melepaskan, dan kucing akan mengisi daya sampai potensial voltase tepat menye

Sekarang ukur kembali tegangan pada kapasitor Anda. The perubahan tegangan dikalikan dengan kapasitansi akan memberitahu Anda berapa banyak biaya masuk ke kucing Anda. Biaya itu, dibagi dengan tegangan yang tersisa , adalah kapasitansi kucing Anda.

— Membuang
sumber