Kapasitor Naik Tegangan Seiring Waktu?


28

Saya baru-baru ini membeli dua kapasitor 3300uf 100v dan menghubungkannya secara paralel. Saya mengisi daya hingga 100v dan melepaskannya. Saya kemudian menghubungkan multimeter dan melihat tegangan naik sangat lambat, sekitar 0,01 volt setiap 20-40 detik. Jadi saya melepaskan kapasitor dan tegangan kembali ke nol. Ketika saya bangun pagi ini, saya memeriksa kapasitor dan sudah naik hingga 5 volt! Dan saya bisa menyalakan LED dengan mereka. Apa yang terjadi disini?

Edit:

Berkat komentar Robert di salah satu jawaban, saya pikir dia benar. Ini mungkin Penyerapan dielektrik.


1
WOW! Pengamatan yang benar-benar bagus
slebetman

Jawaban:


37

Apa yang Anda amati disebut "penyerapan dielektrik" atau "fenomena tegangan pemulihan".

Ini disebabkan oleh jenis interia dari dipol (ion) dalam elektrolit saat pengisian dan pemakaian.

Dari wikipedia :

Absorpsi dielektrik adalah nama yang diberikan untuk efek kapasitor, yang telah dibebankan untuk waktu yang lama, habis hanya secara tidak lengkap ketika secara singkat habis. Meskipun kapasitor ideal akan tetap pada nol volt setelah habis, kapasitor nyata akan mengembangkan tegangan kecil dari pemakaian dipol tertunda waktu, sebuah fenomena yang juga disebut relaksasi dielektrik, "soakage", atau "aksi baterai". Untuk beberapa dielektrik, seperti banyak film polimer, tegangan yang dihasilkan mungkin kurang dari 1-2% dari tegangan asli, tetapi bisa sebanyak 15% untuk kapasitor elektrolitik.

Lebih lanjut:

Ketika kapasitor habis, kekuatan medan listrik menurun dan orientasi umum dari dipol molekuler kembali ke keadaan tidak terarah dalam proses relaksasi. Karena histeresis, pada titik nol medan listrik, sejumlah dipol molekul yang bergantung pada bahan masih terpolarisasi di sepanjang arah medan tanpa tegangan terukur yang muncul di terminal kapasitor. Ini seperti remanen listrik.

Dari catatan Mouser

7 Tegangan Pemulihan

Di mana kapasitor pernah diisi dan dibuang dengan kedua terminal hubungan pendek dan kemudian membiarkan terminal terbuka untuk sementara waktu, tegangan melintasi kapasitor secara spontan meningkat lagi. Ini disebut "fenomena tegangan pemulihan". Mekanisme untuk fenomena ini dapat diartikan sebagai berikut:

Ketika diisi dengan tegangan, dielektrik menghasilkan beberapa perubahan listrik di dalam, dan kemudian dielektrik dialiri listrik dengan polaritas yang berlawanan (polarisasi dielektrik). Polarisasi dielektrik terjadi dalam kedua cara berjalan cepat dan lambat. Ketika kapasitor yang terisi daya habis sampai tegangan melintasi kapasitor menghilang, dan kemudian dibiarkan terminal terbuka, polarisasi lambat akan keluar di dalam kapasitor dan muncul sebagai tegangan pemulihan. (Gbr. 28).


5
MASALAH KESELAMATAN: Kapasitor tegangan tinggi, saat dalam penyimpanan, harus memiliki kawat korslet yang terpasang. Kalau tidak mereka dapat naik ke tegangan berbahaya selama berjam-jam / hari, dari pemulihan muatan yang telah disuntikkan ke dielektrik. (Dielektrik bukan isolator yang sempurna, mereka hanya resistor besar.) Efek ini lebih besar setiap kali kapasitor telah dibebankan ke tegangan tinggi untuk jangka waktu lama. Kapasitor HV di sirkuit harus memiliki HV "resistor pemeras" secara paralel, untuk menghilangkan masalah.
wbeaty

Dari mana energi itu berasal? Tentunya kita tidak dapat membangun mesin gerak abadi dengan kapasitor yang terputus.
dotancohen

2
Catatan: Saya bukan fisikawan. Dalam sebuah kapasitor energi disimpan dengan mengarahkan dipol di sepanjang medan listrik. Energi dalam = keselarasan. Energi habis = memulihkan gangguan. Melepaskan energi itu diarsipkan dengan melemaskan dipol. D / A muncul ketika pemakaian kapasitor dengan cepat dalam waktu singkat. Menurut saya, ini berasal dari beberapa dipol yang lebih lambat dari yang lain. Jadi mereka memberikan energi dengan penundaan waktu. Anda dapat mengajukan pertanyaan lain yang berfokus pada penyebab D / A - baik di sini atau di tumpukan fisika. Sudah ada pertanyaan dengan jawaban di sana
coba-tangkap-akhirnya

4
@dotancohen - Kapasitor tidak sempurna, begitulah. Anda memasukkan 1J, dalam debit normal Anda mendapatkan 0,9J kembali, dengan ini Anda bisa mendapatkan 0,05J lebih. (Angka hanyalah tebakan).
TLW

8

Sirkuit Setara penyerapan dielektrik

  • 100V hingga 5V C1V1 = C2V2 sebelum = setelah dibuang setelah waktu yang lama
  • Cap Utama C1 = 3300uF pada V1 = 100V dan V2 = 5V
  • oleh karena itu C2 = C1 * V1 / V2 = 66 mF setara Kapasitansi penyerapan dielektrik
  • ".01 volt setiap 20-40 detik" atau 10mV / 20s = dV / dt dengan demikian Tegangan naik pada C2 pada 100V dan C1 pada 0V
  • Debit pada C2 pada V1 = 100V karena seri ESR2 pada tutup serapan, C2
    • Mengabaikan kebocoran R untuk saat ini,
    • V2 / ESR2 = Ic2 = Ic1 = C1 * dV1 / dt atau
    • ESR2 = V1 / C1 * dt / dV1 = 100V / 66mF * 20s / 10mV = 3MΩ

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Catatan untuk E-Caps lama setiap nilai komponen dalam sirkuit yang sama dapat diperkirakan dengan berbagai tes. Tes Anda memperkirakan ESR2 * C2 = T2 = 180ks C2 / C1 = 20 dengan sebagai rasio penyerapan / batas.

Catatan Sisi Tempat Tidur

  • jika dV / dt adalah 10mV / 30s, dapatkah kami memperkirakan jumlah minimum tidur yang Anda miliki?
    • jika 60% waktu pengisian 5V tercapai pada tingkat 10mV / 30s ini akan membutuhkan 5V / 10mV * 30s = 15ks = 4,17 jam tanpa mengetahui dV / dt pada tarif pagi, kita hanya dapat mengasumsikan itu jauh lebih rendah seperti 2T atau 3T yang berarti tidur 8 jam atau 12 jam atau ESR2 dikurangi dalam semalam.

Nilai-nilai R Kebocoran Paralel diketahui berkurang dengan menua dan mengkondisikan tutup E besar lama menggunakan Seri R besar akan meningkatkan nilai R kebocoran menuju nilai-nilai asli dalam banyak kasus. Ini adalah praktik yang aman ketika berhadapan dengan tutup ESR rendah besar-tua untuk mencegah korsleting interlayer.


1

Penjelasan yang mungkin berbeda:

  • Listrik statis: sangat normal bahwa ada perbedaan potensial antara tanah dan awan misalnya. Itu bisa berjumlah cukup banyak V / m di "udara bebas", tetapi dengan muatan yang sangat sedikit di belakangnya, yaitu. mencoba mengukur yang secara praktis tidak mungkin. Namun, jika Anda memiliki dua elektroda yang membentang di gradien itu, Anda mungkin akan dapat mengisi daya atas topi Anda.
  • Pemanenan RF: Semuanya bertindak sebagai antena. Sekarang, itu tidak masalah karena induksi RF adalah dengan definisi AC dan akan membatalkan sendiri, tetapi jika Anda memiliki beberapa antarmuka konduktor berkarat / asin / ..., yang dapat bertindak sebagai dioda tidak disengaja. Lihat: radio kristal awal.
  • Biaya residual: Saya tidak tahu topi Anda dengan baik, tapi mungkin secara kimiawi untuk mengasumsikan bahwa korslet tidak menghilangkan semua energi yang tersimpan di dalamnya, tetapi hanya apa yang dapat diakses dengan cepat. Dalam hal ini, jika Anda membiarkan topi menjadi lebih lama, efek ini tidak akan terjadi.

0

Sebenarnya kisah penyerapan dielektrik itu ok, tapi rumit. Singkatnya: Medan listrik merusak struktur molekul seperti halnya kain tebal dan lembut mendapat lesung ketika Anda menekannya dengan tangan. Pada saat lesung pipit lenyap dan kain naik sedikit lebih tinggi lagi melawan gravitasi.

Deformasi molekuler dalam elektrolit dan lapisan insulasi mundur secara bertahap dan partikel ionik kembali ke tempat asalnya. Itu berarti listrik baru, karena distribusi biaya diubah.


TIDAK. DA disebabkan oleh pergerakan aktual elektron di dielektrik (kadang-kadang disebut muatan ruang). Gaya listrik sangat kuat dan jumlah elektron yang terlibat kecil. Ini telah dipelajari sampai mati. iequalscdvdt.com/miscellaneous.html
Robert Endl

@RobertEndl Struktur molekul ADALAH karena elektron dan kemungkinannya. Hanya elektron yang menyatukan material. Banyak dari mereka memiliki orbit yang longgar, tetapi pasti ada batasan karena ini bukan konduktor. Tidak ada kontradiksi. Muatan ruang = elektron-elektron dalam struktur molekul yang memiliki banyak kemungkinan variasi dalam bagaimana mereka mengambil tempat di semua keadaan yang memungkinkan.
user287001

-7

multimeter Anda sedang mengisi kapasitor.


3
Saya tidak akan berasumsi itu adalah kasus untuk pengukuran tegangan. Untuk pengukuran resistensi, ya.
Marcus Müller

Saya ragu itu multimeter karena saya membiarkan mereka duduk semalaman tanpa multimeter
Erik

1
Saya pikir Anda baru saja menemukan penyerapan dielektrik. Lihat itu.
Robert Endl

@RobertEndl Membaca tentang itu, Anda mungkin benar. Terima kasih!
Erik
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.