Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
2020-02-07
Всі статті / Експерименти
Простий метод виявлення струму зміщення в конденсаторі
Незважаючи на бурхливий розвиток радіоелектроніки й електротехніки, про струм зміщення дотепер відомо дуже мало [1], і в основному це теоретичні висновки з рівнянь Максвелла. Багато в чому це пов'язано з труднощами постановки дослідів по його виявленню, тому на даний момент таких досліджень вкрай мало [2-4]. В даному експерименті ми ще раз практично підтвердимо існування струму зміщення і зробимо ще один крок до реалізації поки теоретично розробленої імпульсної технології.
Автору вдалося поставити експеримент і отримати доказ струму зміщення за допомогою досить простого пристрою, що складається з конденсатора ФГТ-І [5] та намотаною на неї котушки (рис. 2-3), яке ми далі назвемо катушко-конденсатором, а на схемі (рис. 1) позначимо CL1. На цьому малюнку представлена схема пропонованого для повторення досвіду, де генератор коротких імпульсів GG1 періодично замикає ланцюг навантаження, що складається з катушко-конденсатора CL1 і, в залежності від досвіду, паралельно їй включений резистор R1 або дросель L1. У CL1, крім стандартних конденсаторних висновків, є ще два виведення з намотаною на нього котушки, які підключаються до диодному мосту, а він — до свтодиодной матриці HL1, розрахованою на напругу 12 Ст. По ланцюгу живлення встановлений згладжує конденсатор C1, а в розрив плюсового проводу встановлений амперметр постійного струму I1.
Рис.1. Схема досліду по виявленню струму зміщення в конденсаторі
При коротких імпульсах від GG1, матриця HL1 стійко світилася. У автора тривалість імпульсів, при яких спостерігався ефект, становила приблизно 140 нс, а при збільшенні цього значення матриця гаснула, незважаючи на те, що струм живлення схеми, що контролюється амперметром I1, збільшувався. Дуже цікавим виявився той факт, що навантаження у вигляді матриці (та й будь-яка інша, аж до повного замикання) ніяк не впливала на струм споживання!
При цьому, ефект спостерігався при різних типах навантаження. На малюнку (1a), паралельно CL1 включений звичайний резистор, а на малюнку (1b) — дросель. Ефективніше, звичайно, виявився другий варіант.
Деталі та налаштування
Головна деталь цього експерименту — катушко-конденсатор. Він робиться дуже просто: на фарфоровий діелектрик конденсатора ФГТ-І намотується 14-16 витків ізольованого дроту діаметром жили 0.8-1.2 мм (рис. 3), висновки яких далі подлючаются до диодному мосту VD1. У автора це був конденсатор на 10 нФ і 15 кВ, але можна вибрати і будь-який інший подібний [5].
Рис.2. ФГТ-Й, 10 нФ, 15 кВ
Рис.3. Катушко-конденсатор CL1
Дросель L1 повинен бути обов'язково з низькою прохідний ємністю. Його можна зробити на феритовому кільці проникністю 1000НМ і вище, намотавши на нього 10-15 витків ізольованого дроту діаметром 0.2-0.4 мм Важливо, щоб витки намотувалися один до одного, без напуску. Вся намотування має розміститися в один шар.
Діодний міст VD1 повинен складатися з чотирьох швидких високовольтних діодів, наприклад UF4007, а світлодіодна матриця — з параметрами 12 і 10 Вт, або подібна їй.
Генератор повинен віддавати короткі імпульси тривалістю близько 140 нс, а частота їх прямування може коливатися від 40 до 150 кГц в залежності від навантаження. Тривалість, а також частоту необхідно буде підібрати індивідуально, під максимум свічення світлодіодної матриці. Дуже важливим тут є вихідний ключ цього генератора, який повинен бути досить швидкодіючий. У автора пропонований тут ефект добре і стійко спостерігався тільки з транзистором TF27S60 (AOTF27S60).
Висновки
Одне з припущень, яке цілком справедливо може виникнути у читачів, полягає в тому, що провід намотаний на діелектрик конденсатора, являє собою еквівалент проходить паралельно осі конденсатора провідника, на який може наводитися магнітне поле. Тобто по суті — бути звичайним трансформатором. Для перевірки цього припущення автором був проведений ще один додатковий досвід, в якому на діелектрик конденсатора був надітий незамкнутий виток з мідної фольги, до двом протилежним (вздовж осі) кінців якого підключався малопотужний світлодіод на 1.5 Ст. Таким чином перевірявся еквівалент провідника, що проходить паралельно осі конденсатора. Світіння світлодіода не спостерігалося ні при яких значеннях тривалості імпульсу, частоти. Також, спеціально підвищувався напруги джерела живлення. Результат був весь час негативний. Отже, версія про трансформаторі, якщо і має місце бути, то у самої незначної, і не принциповою для даного експерименту, мірою.
Наступним аргументом на користь виявлення струму зміщення служить і той факт, що при збільшенні тривалості імпульсу від GG1 весь ефект зникає і HL1 перестає світитися.
Як вважає автор, головним аргументом, який доводить фіксацію саме струму зміщення, все ж є відсутність реакції первинної ланцюга на вторинну. А саме, навіть при повному замиканні входу або виходу діодного моста VD1, на споживанні схеми, що контролюється амперметром I1, це ніяк не позначається.
Використовувані матеріали
  1. Вікіпедія. Струм зміщення.
  2. Експерименти по виявленню і вивченню струмів зміщення у вакуумі.
  3. В. С. Гудименка, В. І. Піскунов. Експериментальна перевірка існування магнітного поля, що створюється струмами зміщення конденсатора.
  4. Задорожний Ст. Н. Струм зміщення і його магнітне поле.
  5. Конденсатор ФГТ-І.