[Решено] Емкость планарного конденсатора

[tauP10]

C = dq/dU Оно выглядит обычно но смысл несколько другой. Трехполюсник представили? dU - это приращение входного напряжения, dq - заряд, протекший при этом в выходной цепи. Она превращается в обычную емкость конденсатора, если трехполюсник вырождается в конденсатор, соединяющий вход с выходом (в двухполюсник). В остальных случаях она характеризует степень емкостной связи входа с выходом.

Vouk, я очень за Вас рад

Сообщение от vouk

Я не отрицал существование "абсолютной"емкости, я сказал, что она "не заряжается". ...... И емкость равна заряду, деленному на абсолютный потенциал (относительно бесконечно удаленной точки).

Не обязательно, можно выразить и так C=∆Q/∆U

Для лучшего понимания я предложу отойти от сложностей восприятия абсолютной емкости и продолжу талдычить в более приземленном варианте.

Я пытался Вас настроить на более правильный ход мыслей, а теперь это делаете Вы , но по отношению к Филу. Занятно, не правда-ли?

[phil311]

Дорогой Воук!
Есть анекдот про логику, психологию и философию. Идут по улице двое, чистый и грязный. Кто из них пойдет в баню? Конечно грязный, ему мыться надо. Это логика. Опять тот же вопрос. Ответ теперь иной. Пойдет чистый. Он потому и чистый, что моется. Это психология. И опять тот же вопрос. На этот раз ответ - а *** его знает... Это - философия. Это к вопросу о том, кто же виноват, когда один сказал, а другой не понял
Однако не надо "валить с больной головы на здоровую". Это не я миллиамперметр ПАРАЛЛЕЛЬНО второму резистору подключаю, а Вы, Воук! Это не Вы меня, а я Вас должен спросить "разве так ток через резистор меряют?".
Вот я нарисовал Вашу схему с двумя резисторами (см.). При отсутствии заземления "слева" (точка соединения двух резисторов) прибор покажет ток в цепи. При наличии заземления "слева" прибор через землю окажется включенным паралелльно второму резистору, и никакой ток мерять разумеется не будет. Здесь не нужна философия, достаточно азов схемотехники в пределах школьного курса физики. И это не я придумал пример с двумя резисторами, а Вы, Воук.
Чего я в самом деле не понимаю, откуда в Вашем представлении взялся трехполюсник, где тут в планарном конденсаторе третья пластина соединенная с землей? Судя по описания Тау, там вроде никаких еще заземленных пластин и рядом не было, если не считать листвы за окном и облаков на небе Обратите внимание, что Тау вроде бы уже нашел объяснение, но оно не такое "заземленное", как у Вас!
Кстати, для тех практических целей, для достижения которых когда-то и была начата тема про емкость планарконденсатора, надо было бы заранее считать именно "томсоновскую емкость" между пластинами, знать какая она будет при резонансе...
А у нас пока вышло, что расчет дает то же, что измеритель емкости. А из конденсатора-то будет
делаться антенна.... Как же мне заранее рассчитать
частоту резонанса по размерам пластин и известной индуктивности катушки? Только не говорите, что это вопрос философский
Дорогой Тау! Вчера у меня уже промелькивала такая мысль, что Вы возможно уже поняли, в чем суть эффекта, но не торопитесь рассказывать. И вот сегодня читаю от Вас именно об этом. Ну надо же! А вообще жаль будет с Вами и с Воуком расставаться, когда эта тема исчерпает себя. Интересные собеседники, однако!
Похоже, что чудес не будет и нобелевку за открытие Вам с Воуком никто не даст. Немного жаль, что так...
Желание сделать контура (антенны) с планарными емкостями на диапазоны 145/435 МГц у меня все еще не пропало, но есть пока некоторые трудности. Все-таки интересно проверить, как это будет работать в сравнении с диполем...

[phil311]

Прощу прощения, забыл прикрепить файл со схемкой.
Вот она:

-- Прилагается рисунок: --

[phil311]

Еще хочу напомнить, что писал Воук на 5-1 страницы данной темы:
"1. Прибор имеет несимметричные "концы", т.е. коаксиал, оплетка которого соединена с корпусом прибора. Как у осциллографов, например. Фактически, он меряет емкость между испытуемой точкой и землей. Пока вы не "фокусничаете", он будет мерять емкость правильно. Если же вы соедините точку С с корпусом, то закоротите С с В (или А) и получите 256 пф.
2. Прибор имеет симметричный дифференциальный вход и входная емкость пренебрежимо мала. В таком случае корпус не имеет отношения к измеряемой цепи и его можно подключать безнаказанно к точкам А, В, С и ничего не изменится. Т.е. должен меряться только ток, втекающий в А и вытекающий через В, некакого другого просто нет. Тогда получите те же 147 (почему не 156? ) пф. Но я бы затруднился сделать такой прибор, пользы от него вроде немного, а сделать трудно".

[tauP10]

Не сердитесь на Воука, Фил.
Воук как и многие на форуме , не в курсе мостовой схемы измерения , которая применяется в большинстве приборов (но не в мультиметрах конечно)
Представьте мост из 4 элементов. В верхнее правое плечо включена измеряемая цепь. К верхней и нижней точке моста подключен через трансформатор источник ЭДС 10кгц . Измерительный усилитель включен в левую и правую точки моста.Причем левая точка моста соединена с корпусом прибора. Балансировка моста к примеру осуществляется изменением правого нижнего элемента, до тех пор пока его иммитанс не станет равен измеряемому (это упрощенный подход строго говоря). Это и есть измеряемая величина. Но при полном балансе моста напряжение в правой точке моста станет равным 0 и ничем не будет серьезно отличаться от потенциала корпуса (можно вешать на этот вход емкость к корпусу и она не скажется на измерениях!)
Аналогично емкость подвешенная к верхней точке моста - только нагрузит выход опорного генератора , питающего мост, но не помешает мосту правильно сбалансироваться.

[phil311]

Тау, я вовсе и не сержусь на Воука. Кажется, что это он уже на меня сердится, говорит, что я его утомил (в теме "парадокс...".
Значит, Вы утверждаете, что в Вашем приборе применена именно такая мостовая схема? Из Ваших рассуждений выходит, что паразитная емкость между пластинами планарного конденсатора и корпусом прибора на измерения повлиять не может!? Вообще-то для очистки совести я бы предпочел прибор в пластмассовом корпусе. М.б. поищете где-нибудь карманный мульметр, который измеряет емкость? Конечно, не знаю, как там обстоит дело с единицами пик...
Хочу еще раз вернуть Вас и Воука к кардинальному вопросу. Вот есть планарный конденсатор известных размеров и катушка известной индуктивности. Надо посчитать теоретически резонансную частоту такого контура из имеющихся данных. Посчитать так, чтобы потом на практике получилось то же, а не в 1,4 раза отличающееся. Эту задачу мы до сих пор так и не решили, а формула Воука, как я понял, вычисляет что-то другое, некую "емкость Тау-Воука", а не "лейденско-томсоновскую емкость". Еще было бы неплохо научиться правильно рассчитывать короткие катушки, а не только длинные соленоиды...
Все же рассуждения про "длинную линию", длина которой фактически в 10 раз меньше четверти длины волны, "скин-эффект" и прочее я все-таки считаю не относящимися к делу.

[phil311]

ОТ ПЛАНАРНОГО КОНДЕНСАТОРА - К ОРТОГОНАЛЬНОМУ
...чем дальше пластины друг от друга, тем меньше их взаимная емкость, а "уединенная" остается той же. Проверить это можно так - увеличивать расстояние между пластинами, и измерять резонансную частоту контура. Емкость между пластинами будет стремиться к нулю, частота должна бы стремиться к бесконечности. Но из-за конечной "уединенной емкости" частота будет стремиться к некоей определенной величине, зависящей от индуктивности катушки и "уединенных емкостей". Межпластинной емкостью можно удет пренебречь. Получается конструкция антенны как на рис. (См. ниже). Для еще большего уменьшения межпластинной емкости можно плоскости пластин сделать не планарными, а ортогональными, проще - повернуть плоскость одной пластины на 90 градусов относительно другой.
Тау, если Вам не лень и не надоело, и начальство терпит, сделайте так. Разнесите пластины хотя бы на полметра, поверните на 90 градусов одну отн. другой. Померяйте емкость измерителем, она будет ничтожна. Померяйте резонанс с катушкой и определите "томсоновскую" емкость. Итого получится "уединенная емкость пластины пополам". Судя по всему она получится 5-6 пФ. А межпластинная будет наверное уже менее чем 1 пФ. Тут конечно без проводов не обойдешься, но их емкость будет невелика...

-- Прилагается рисунок: --

[vouk]

Однако не надо "валить с больной головы на здоровую". Это не я миллиамперметр ПАРАЛЛЕЛЬНО второму резистору подключаю, а Вы, Воук! Это не Вы меня, а я Вас должен спросить "разве так ток через резистор меряют?".

Это где я так говорил? Здесь (13-я стр.)?

А теперь померяем по-другому. Подадим на левый конец цепочки 1 вольт относительно земли (корпуса), а в правом конце померяем ток на землю (корпус). Получим полмиллиампера, т.е. те же 2 ком. Но только если средняя точка не заземлена, иначе получим ноль тока и "сопротивление", равное бесконечности! ?

И где же здесь параллельное включение измерителя тока в цепь, и как можно при нем было бы получить полмиллиампера?

Вот я нарисовал Вашу схему с двумя резисторами (см.). При отсутствии заземления "слева" (точка соединения двух резисторов) прибор покажет ток в цепи. При наличии заземления "слева" прибор через землю окажется включенным паралелльно второму резистору, и никакой ток мерять разумеется не будет..

И я Вам о том же. Но заземлить среднюю точку - это крайний случай. Достаточно подключить к земле резистор, и ток будет уже не тот. И если Вы не знаете, что такая утечка есть (или не учли), то будете интерпретировать это, как увеличенное сопротивление в цепочке из двух резисторов. А вот омметр, подключенный к левой и правой точкам схемы как к двухполюснику, будет по-прежнему мерять 2 ком, невзирая на помеху. А при измерении по первому (в данном случае) способу цепь представляет собой трехполюсник: напряжение подается относительно земли, ток меряется тоже на землю.
При измерении емкостей все то же самое. Прибор не должен иметь никакой связи с землей, если мы хотим, чтобы "несанкционированное" ее влияние не исказило результаты. А он-таки имеет, о чем я буду отвечать Тау.

Чего я в самом деле не понимаю, откуда в Вашем представлении взялся трехполюсник, где тут в планарном конденсаторе третья пластина соединенная с землей? Судя по описания Тау, там вроде никаких еще заземленных пластин и рядом не было, если не считать листвы за окном и облаков на небе

Корпус прибора и есть "третья пластина". А поскольку он "заземлен" (через монтажные емкости, трансформатор и сеть), то все близкое окружение, что имеет отношение к земле, тоже будет влиять на результат измерения.

[vouk]

Не сердитесь на Воука, Фил.
Воук как и многие на форуме , не в курсе мостовой схемы измерения , которая применяется в большинстве приборов (но не в мультиметрах конечно)
Представьте мост из 4 элементов. В верхнее правое плечо включена измеряемая цепь. К верхней и нижней точке моста подключен через трансформатор источник ЭДС 10кгц . Измерительный усилитель включен в левую и правую точки моста.Причем левая точка моста соединена с корпусом прибора. Балансировка моста к примеру осуществляется изменением правого нижнего элемента, до тех пор пока его иммитанс не станет равен измеряемому (это упрощенный подход строго говоря). Это и есть измеряемая величина. Но при полном балансе моста напряжение в правой точке моста станет равным 0 и ничем не будет серьезно отличаться от потенциала корпуса (можно вешать на этот вход емкость к корпусу и она не скажется на измерениях!)
Аналогично емкость подвешенная к верхней точке моста - только нагрузит выход опорного генератора , питающего мост, но не помешает мосту правильно сбалансироваться.

По Вашему описанию моста, заземление (полное или частичное) левого конца измеряемй емкости (верхняя точка моста) разбалансирует его. У моста не должна быть заземлена НИКАКАЯ точка, чтобы паразитная емкость на землю не искажала результат измерения.
В мультиметрах ничего не заземлено, и он будет мерять правильно (в этом отношении).

[tauP10]

У моста не должна быть заземлена НИКАКАЯ точка, чтобы паразитная емкость на землю не искажала результат измерения.
В мультиметрах ничего не заземлено, и он будет мерять правильно (в этом отношении).

Вы правы Vouk! Я сморозил глупость насчет заземления левого конца. Там какая то другая фича позволяющая (по факту) к измерительным концам вешать емкость к земле и при этом на результаты не сказывающаяся.

С мультиметрами проблема следующая: есть UpTec LP-300, но у него пределы 20nF 200nF 2µF 20µF 200µF 2000µF
5 пикушек не могу измерить.