유리병을 이용한 고압 커패시터 제작

참치(TUNA) 24 Comments 2015-10-30 16:21

 

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부제: 그냥 잘 만들어진걸 사자

부제2: 2014년도 자료를 꺼내보았다 !

 

 

 


 

 

유리병으로 커패시터를 만들수 있다 !

 

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위 사진은 천만년전에 고전압 실험을 위해 만들어진 맥주병 고압 커패시터 모듈이다.

용량이 무려 8.6nF !

 

WTF ?

 

안심하시라.. 내압은 100kV 도 버틸 수 있겠더라...

고압 커패시터가 필요한데 사기에는 곤란하고, 직접 만들어야 할때 적절하다. 지금부터 그 원리와 제작방법을 소개하고자 한다.

 

 

 

 

 

 

 

원리와 구조

 

430px-Capacitor_schematic_with_dielectric.svg.png

 

[ img by. https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor ]

 

만들기에 앞서 커패시터의 간단한 원리정도는 짚고 넘어가자.

 

커패시터가 전기를 저장할 수 있는것은 전하(Electric charge)들이 항상 끌어 당기기 때문에 가능한것인데, 쿨롱의 법칙이든 나발이던 포스트 주제가 커패시터 원리를 다루는것과 거리가 멀기 때문에 복잡한 설명은 지양하고 간단하게 요약드리고자 한다 !

 

쉽게 생각해서 도체인 극판 두개를 마주보게한뒤 각각 (+)와 (-)전하를 뙇! 걸면 (+)와 (-)전하들이 헠허커헠헠 하면서 서로 당길때 electric field 라고하여 전기장같은것이 생기는데, 이때 뙇! 하고 있던 전기를 끊어도 극판에 남아있던 전하들이 아직도 헠헠ㅋ헠컼 하면서 당기면서 전기장을 만들어내기 때문에 전기를 계속 모을 수 있는것이다 !

 

더 많은 전하를 저장하기 위해서는 극판 면적이 넓을수록 좋고, 극판이 가까울수록 흡인력(당기는 힘)이 증가한다. 그리고 극판 사이에 절연물을 넓어주면 정전유도 작용에 의해 절연물에도 전하가 발생하여 극판이 더 가깝게 접근한것과 같은 효과로 인해 용량이 커진다.

 

 

자.. 고럼 다시 유리병 커패시터로 돌아와서..

 

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[ img by. http://amasci.com/tesla/cap2.html ]

 

위 사진은 유리병 커패시터의 구조도이다. 실제로 외쿡성님들은 테슬라코일 만들때 유리병 커패시터로 MMC모듈을 만들었다 카더라통신

병 안에 있는 나사와 소금물이 내부 전극이고, 바깥에 감싸져 있는 호일이 외부 전극이며 그 사이에 있는 유리가 절연체라고 보면 간단하다.

 

이때 내부 전극과 외부 전극 면적이 클 수록, 또 절연체인 유리 두께가 얇을수록 높은 용량을 얻을 수 있다.

 

 

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만들어보자

원리를 알았으니 준비물이 바로 생각나지 않겠는가 !

매우 간단하다.

 

1. 유리병

재활용 버리는 날에 냅다 쌔벼오면 된다. 정 안되면 PT병도 되나, 낮은 내압을 가진다.

 

2. 쿠킹호일 & 유리테이프

외부 전극만들때 사용한다. 

 

3. 소금물 & 구리선 or 긴 나사

내부 전극만들때 사용한다. 과포화 소금물을 만들어야하므로 많이 만들것이면 소금 1포대정도 사면 된다.

 

4. 고무마개

내부 전극 고정할때 사용한다.

 

 

 

 

 

 

 

세척

재활용장 아재님께 굽신굽신해서 쌔벼온 MAC주병들이다.

맥주병 몇시간 정도 물에 담궈놓으면 보기 거추장스러운 딱지를 편하게 땔 수 있다.

 

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세척한 후에는 겉에 물기를 꼭 닦아주자.

겉에 쿠킹호일을 쌀 것이기 때문에 물기가 있으면 좋지 않은 영향을 끼치게 된다.

 

 

 

 

 

외부 전극 제작

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쿠킹호일로 유리병 겉을 잘 말아서 유리 테이프로 붙인다. 바닥쪽은 전극으로 써야하므로 붙이지 않는다.

 

 

 

 

 

내부 전극제작

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내부 전극을 넣기전에 소금물을 외부 전극을 감싼 높히까지 채워주고 나머지 부분은 절연유로 채우면 된다. 밀도차이 때문문에 절연유가 소금보다 위에 있을것이다.

절연유를 구하기 힘들다면 대신 엔진 오일을 사용하면 되니 참고하자(그렇다고 집에 아무 엔진오일 가져다 사용하면 등짝스매싱을 쌔게 쳐 맞을 수 있으니 따로 사도록 하자)

 

 

 

 

 

 

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내부 전극은 긴 나사이나 두꺼운 에나멜선 피복을 벗겨서 사용해도 된다.

에나멜선 피복은 커트칼로 긁어내면 잘 벗겨진다.

 

 

 

 

 

 

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전극을 잘 넣고 움직이지 않도록 고무마개로 막고 고정시키면 된다.

바가지로 유명한 과학사나 다 있습니다(다이소)에 가면 살 수 있으니 참고하자. 

 

 

 

 

 

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내부 전극까지 연결하고나서 외부 전극과 함께 찍어보면 필자같은 경우는 용량이 720pF 이다.

용량은 작아도 내압은 끝내 준다카더라

 

 

 

 

 

 

모듈화

맥주병 커패시터를 총 12개 만들었고 이것들을 모두 병렬하여 하나의 모듈로 만들었다.

 

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재활용장에서 맥주병을 쌔벼오면서 박스도 같이 쌔벼왔는데, 박스 바닥에 호일을 충분히 깔고 그 위에 맥주병 커패시터들을 얹히면 된다.

그리고 내부 전극끼리 연결해주면 이것이 (+)가 되고 바닥이 (-)가 된다. 사실상 극성이 없어서 내부 전극부분이 (-)이든 (+)이든 상관없다.

 

 

 

 

 

지금은?

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1년 반이 지난 지금, 용량이 8.6nF 에서 7.53nF 로 줄어들었다.

모든 커패시터에 수명이 있듯이 이 맥주병 커패시터도 시간이 지금남에 따라 용량이 조금씩 깎였다.

 

 

 

 

 

 

 

고전압 방전 테스트

언제나 그렇듯 고전압 방전 실험 단골은 TV 플라이백 트랜스를 이용한다.

주파수는 함수발생기로 20KHz 조금 넘게 조정하고 FET을 통해 승압하였다. 전원은 일전에 만들었던 슬라이닥스 이용 DC전원장치를 사용하였다.

 

 

전압은 50kV 정도로 추정된다.

 

굉장히 찰진 스파크가 발생된다. 소리가 위협적으로 귀가 따가울 정도이다. 반드시 귀마개를 하고 실험하도록 하자

강도  들어오면 D지는 수가 있겠다. 그러면 이제부터 고전압 관련 법이 강화되겠지 !

 

 

 

 

 

 

사는것이 정신건강에 좋을 수 있다 !

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천만년전에 GET한 개당 20kV 내압에 640pF 용량을 가진 커패시터이다.

위에서 만들어본 유리병 커패시터보다 크기대비 용량이 월등히 많다. 내압도 몇개 직병렬하면 유리병 커패시터에 뒤지지 않을만큼 만들어 낼 수 있다.

 

결론은 주머니 사정이 넉넉하면 그냥 사는것이 정신건강에 좋다.

위 깽판을 치지 않아도 잘 만들어진 커패시터들이 많으니 말이다 ! 정말 안될때 최후의 수단으로 사용하길 바란다.

 

그런데 한가지 메리트가 있다면..

 

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절대 NAVER.....

 

 

 

 

 

 


 

참조

 

 

 


Lab / High Voltage