Rupesin taas aivoja rassaamaan ja tutkistelin kondensaattorin toimintaa rakentaen testijutun. Suoraa tarkkaa virtamittaria ei ole käytössä, joten menee jännite/laskennan kautta virrat.

Ensi mittailin 100n tavallisella konkalla, isompi taulukko.

Teinpä sitten lisäksi yksinkertaisen konkan, hellan ritilöistä ja mittailin sen läpi menevää sähkövirtaa. Konkan arvoksi tuli noin 100pF.
Konkan läpi menee mittauksen mukaan tuolla kytkennällä noin 70 mikroampeerin sähkömääräinen virta.

DC-mittausarvot otettu suoraan oskiloskoopin näytöltä, jännitteet positiivisen aallon harjalta, mittapää 1 mittapisteessä 1. Mittapää 2, mittapisteistä.

Viive, aaltojen aikaviive nollakohdalta.



Kahtelin ritilöitä että siitä se vaan elektronivirta lentää ritilästä toiseen, vaan ei sitä näe

Mysteeri on edelleen se, miten sähkömäärän virran suunnan muutos vaikuuttaa kahden irti toisistaan olevan metallikappaleen väliseen virranvälityskykyyn?

Mysteeri on sekin vielä että miksi yhteen suuntaan kulkeva sähkömäärä ei kulje kondensaattorin läpi, että se vaatii aina tuon taajuuden, eli välillä pitää kulkea sähkövirran toiseen suuntaan.

No,,pohdinta jatkuu.

Testasin ilman eristettä, eli ilma välissä, ja se vaikuttaa hieman kapasitanssiin mutta mittaustulosten suunta on sama. Ilma tässä silloin eristeenä.

Radioputkessa on ilma-tyhjiö ja kapasitanssia siinäkin on mitattavissa hilojen välillä, eli olettaisin että saisi samankaltaisia mittaustuloksia.

Kirchoffin mukaisesti virta kulkee virtapiirissä yhteen suuntaan, positiivisellä puolijaksolla ja toiseen suuntaan negatiivisellä puolijaksolla. Jännite mittauksen tein tuolla positiivisellä puolijakson huippukohdalla jolloin oomin lain mukaan virta vastuksen yli on suurimillaan. Negatiivisellä puolijaksolla jännitemittaus olisi vain miinusmerkkinen.

Eli kondensaattorin läpi menisi sähkövirtaa, eihän muuten sähkövirtaa kulkisi, paitsi sitten kun lopetetaan sähkövirran suunnan muutos, eli jätetään positiivinen pulssi päälle.

Olettaisin että jotenkin elektronit lentää ritilästä toiseen taajuuden muutoksen tahdissa, mutta miksi se vaatii aina virran suunnan muutoksen (pulssimaisen tasavirran), eli miten se lentäminen loppuu silloin kun syötetään puhdasta tasavirtaa?
Se menee tavallaan tukkoon.

Sen verran kokeilin siniaallon sijasta kanttipulssia ja huomasin että siinä hertsin pulssilla positiivisellä puolijaksolla menee pieni virtapiikki kytkentähetkellä, sama sitten negatiivisellä. Eli hetken menee sähkövirta läpi konkan.

Hmm pitäisi keksiä miten saisi syötettyä vain positiivista pulssia näkisi miten silloin konkka käyttäytyy, teoriassa pitäisi virran mennä läpi konkan koska jännite muuttuu ja siten oomin lain mukaan elektronivirtakin.

Jotenkin se ainerakenne tukkeutuu, mutta mielenkiintoinen asia tämä ompi, ei voi mitään. Selvä asia miten sähköteknisesti toimii, mutta aine-rakenneteknisesti mysteerien mysteeri.

Pitäisi vielä olla tarkka virtamittari sarjassa piirissä jotta voisi mittailla milliampeerien osia niin saisi paremman kuvan asiasta.

Toinenkin mysteeri kytkennässä on kun sitä katselin,  tuo virtapiirioppi, että miten se sama virtamäärä voi tulla maan kautta, eli sen johdon joka on laitteiden rungossa ja talon maadoitukseen kytkettynä, kuten nuo mittajohtojen maaliitin samoin. Hmm,,pitäisi varmaan tästäkin tehdä laajempi virtapiiri-analyysi joskus paperille. No toinen juttu tämä. 

En ota kantaa itse pohdiskeluun. Mittaustekniikassa kannattaa huomioida skoopin mittapäiden kapasitanssit. Tyypillisesti 10 - 15pF, Nämä ovat mukana mittauskytkennässä rinnan tai sarjassa. Laajemmassa mittajohtohässäkässä myös johtojen kapasitanssit ja induktanssit saattavat muodostua merkittäväksi.


Tässä on aika hyvä katsaus mitä 300 vuoden aikana kondensaattoreista on opittu.
https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor

Edittiä.
Lisätään vielä mittaustekniikkaan liittyvä ilmiö. Dielectric absorbtion eli "konkan muisti". Mikäli eristeenä on muu kuin ilma niin tämä ilmiö on mukana.
https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_absorption

Vesianalogia muuten hyvä tuossa wikin sivustolla mutta hieman vajavainen.

Piirsin tähän paremman mallin, tosin ilman virtausta kun power pointilla ei onnistu. Levyt/kalvot on irti toisistaan ja välissä on ilmaa tai jotakin muuta ainetta.

Kondensaattorissa on aina kaksi osaa ja kirchoffin virtapiiriopin mukaisesti virtapiirissä kulkee virta kerralla vain yhteen suuntaan. Ns.Vaihtovirrassa edestakaisin, riippuen taajuudesta.

Jolloin kun tuo vesivirtaus kulkee vaikkapa oikealle niin konkan läpi on mentävä jotain jotta konkan oikealla puolella oleva virta jatkaisi kulkuaan.

Se mitä pohdin, on se, millainen on oltava levyjen ainerakenne ja miten se mahdollistaa sen että virta pääsee jatkamaan kulkuaan.
Ja miksi tuo konkan virran välityskyky edellyttää aina vaihtovirtaa,,no,,ei ole kyllä tarkkaa virtamittaria jotta näkisi mikä on konkan ns.vuotovirran suuruus pelkästään tasavirralla, jos sitä on.

Sähköteknisesti käsittääkseni mittausjärjestely todistaa että virtapirissä kulkee sähkövirta konkan/ritilän läpi kyseisellä puolijaksolla?

Tein vielä yhden mittauksen, varmistaakseni ajatukseni juoksun.

Vaihdoin vastukset 100ohmin vastuksiin.
Konkka oikosuljettuna virtapiirin virta on noin 0,013Ampeeria.

Konkka kytkettynä virta 0,0006A- tuonne 0,013 saakka, 100 hz-1Mhz.

En laskenut konkan aiheuttamaa resistiivistä vastusta virtapiiriin, toki sen voisi laskea myös jos haluaisi. kohtien 3-4 välillä, mutta sen näkee jännitemittauksen tuloksista aika selvästi, joka haluaa laskea

1Hz ei virta enää mennyt konkan läpi siniaallolla.
Kanttiaallon kun syöttää niin pulssin nousuhetkellä menee noin 0,000025ms pituinen virtapulssi läpi konkan, joka seuraa tavallaan siniaaltopulssin nousuhetkeä.

Yhteenvetona konkan käytös olisi seuraavanlainen.
Konkan läpi menee virtaa virtapiirissä kirchoffin lain mukaisesti vain kun siihen tuleva virta muuttuu, eli konkalle tuleva sähkömäärän määrä muuttuu.

Tavallaan vakiojännitteellä ei mene läpi, mutta kun se vähänkään vaihtelee, konkka päästää läpi virtaa mittauksien mukaan.
Siniaallon pluspuolella yhteen suuntaan, miinuspuolella sitten toiseen suuntaan.

Eli siniaallolla aallon mukana ja sakarapulssilla nousuhetkellä.

Se mikä tässä on pohdintaa edelleen on se, miten se ainerakenne tässä kondensaattorin levyssä toimii, vaikkapa siinä hellan ritilöissä joita käytin eka mittaukseen.

Onkohan tässä kyseessä vähän samankaltainen efekti kuin kapasitanssidiodissa, tosin se toimii vain toiseen suuntaan kai?

Olen hyödyntänyt kapasitanssin määritelmää As/V isojen konkkien mittauksessa. LCR-mittarit harvoin mittaavat kymmenien tuhansien mikrofaradien konkkia. Olen käyttänyt vakiovirtalähdettä lataamaan konkkaa ja ottanut lataukseen kuluneen ajan ylös. Lataus loppuu kun virtalähteestä säädetty jännite saavutetaan. Esim. 0,01A x 30s / 30V antaa tulokseksi 10000 uF. Jos jokin pieni virta jää kulkemaan niin se on konkan vuotoa.

Tällä tavalla asiaa tarkasteltuna näyttä siltä, että tässä syntyy sulkeutunut virtapiiri kun kerran virta selvästi kulkee virtalähteestä konkkaan. Virran kulku lakkaa kun konkka saavuttaa virtalähteen jännitteen.

Tämä järjestely on sopinut hitaalle hämäläiselle hyvin, kerkiää jotain havannoida. Toki ymmärrän että konkkaan ajettu virtaa muuttaa varaustilaa toisin kuin esim vastukseen ajettaessa.

Tulipa tuosta eilisestä latausjutusta jatkoajatusta mieleen.

Koska konkkaan täytyy jäädä elektroneja kun se varautuu,
niin niiden on käsittääkseni jäätävä väliaineeseen,
vaikka puhutaankin väliaineesta vain eristeenä.
Ilmakonkassa väliaine on ilma levyjen välissä. Elektrolyyttikonkassa alumiinioksidi.
jne.

Tässä vaiheessa pohdintaa tekisin yhteenvedon.

Sanoisin että kondensaattorin toiminta perustuu väliaineen ominaisuuksiin,
samalla siihen väliaineeseen sitoutuu elektroneja jokin määrä sähkövirran kulkiessa,
jolloin kondensaattori myös ns.varautuu.

Tämä sitoutuva määrä on sidoksissa väliaineen aineen atomi-rakenteen ominaisuuksiin.

Sitoutuvan tai purkautuvan sähkömäärän suuruus riippuu,
väliaineen ainerakenteesta ja sen määrästä.

Ja kun konkka esim.elko on täynnä, väliaine ei enää kykene ottamaan elektroneja vastaan, sitomaan itseensä, sähkövirta ei juuri kulje ollenkaan, ja ollaankin sitten akussa.

Konkan ja akun toiminta siinä mielessä on sama, sitoo sähköä itseensä.

Yksittäinen elektroni löytää paikkansa ja erkanee suuresta sähkövirrasta jääden väliaineeseen köllöttelemään joksikin aikaa. Mitä pienempi faradimäärä,,esim, 500pF radiokonkassa, siellä se ei kauaa oleskele, lähtee jonnekin lentelemään.
Sitä en osaa sanoa miten se tuo asia hiukkastasolla, atomiteorialla, selitetään tarkasti.

Jaa,,nyt olen pohtinut konkkaa ihan tarpeeksi, seuraavaksi alkaa sarjaresonanssipiirin pohdinta, että mitä siinä tapahtuu elektronivirralle, mutta se jääköön ensi vuodelle. 

Sattui eteen tällainen pätkä. Tästä tulikin konkkaosastolle lisää mietiskeltävää. Video pitää katsoa loppuunasti.

https://www.youtube.com/watch?v=kHm9pTeEz60