Koulusta lähtien kaikki ovat kuulleet ihanasta sähköjuovasta nimeltä "Leyden jar". Keskusteltuani joidenkin tekniikasta kaukana olevien ystävieni kanssa olin kuitenkin yllättynyt huomatessani, että heidän käsityksensä Leyden-purkki on eräänlainen upea esine, "Teslan ratkaisemattomien keksintöjen" jälkeen. Valitettavasti Leyden jar on vain primitiivinen kondensaattori, ja se on myös primitiivinen suunnittelussa ...

Kondensaattori on yksinkertainen asia, se koostuu kahdesta johtavasta levystä, joiden välissä on eriste. Kondensaattorin kapasitanssi riippuu näiden levyjen pinta-alasta, niiden välisestä etäisyydestä (mitä lähempänä ne ovat, sitä suurempi kapasitanssi) ja eristeen dielektrisyysvakiosta (eli levyjen välisestä materiaalista) .

Yleisesti ottaen on outoa, että Leyden-purkki ei keksitty aikaisemmin kuin vuonna 1745. Sen keksijä teki kokeita sähköllä kaatamalla vettä purkkiin ja työntämällä siihen tapin, joka oli staattisesti varautunut. Hän piti kiinni neulasta ja asetti kätensä tölkin kyljelle. Kondensaattorin sisäelektrodi oli purkissa oleva neste ja ulompi elektrodi lasiin kiinnitetty kämmen. Se osoittautui suljetuksi keksijän läpi - ja hän tunsi sen välittömästi (se on vaikea olla tuntematta). Epäilen, että Leyden-purkki oli avattu monta kertaa aiemminkin, mutta kaikista tuntui, että niitä oli potkittu kontaktien läpi - vain yksi huomasi lasin olevan dielektrinen aine.

Alkaa kuitenkin uusia väärinkäsityksiä.
Jos nopeasti kävi selväksi, että kaksi foliokerrosta lasin molemmilla puolilla riitti Leyden-purkin toimintaan, niin astian kanssa kaikki ei ollut niin selkeää. Niin uskottiin sähköinen kapasitanssi purkki ei riipu sen seinien pinta-alasta, vaan tilavuudesta. Ja niin melkein 1900-luvun alkuun asti rakennettiin usean litran kokoisia Leiden-tölkkejä ja niiden kapasiteetin lisäämiseksi ne yhdistettiin akkuihin.

Pelkästään tämä on palkkamurhaajalle laaja toimintakenttä.
Tekemistä riittää litteät kondensaattorit pinoamalla folio- ja kiillearkkeja ja yhdistämällä folio yhden läpi. Kapasiteetti on paljon suurempi kuin perinteisessä Leyden-purkissa, ja paino ja tilavuus ovat paljon pienempiä. Voit ottaa patentin, erittäin hyödyllinen 1700-luvulle.

Kondensaattorin hyvä puoli on, että se voidaan rakentaa missä tahansa metallit tuntevassa yhteiskunnassa. Loppujen lopuksi voit ottaa minkä tahansa metallin - sama kupari on enemmän kuin sopiva. Ja voit myös ottaa minkä tahansa dielektrisen - vahapaperista ilmaan. Vaikka sinun täytyy käsitellä sitä - jotta dielektri sopii mihin tahansa kosteuteen, ei hajoa ajan myötä eikä sula lämmöstä. Mica on yksi parhaat vaihtoehdot, dielektrisyysvakio hänellä on 7,5 (kvartsilla 4, y:llä 4,5, y:llä 4,7). Tietenkin on olemassa vaihtoehtoja keramiikka, jossa dielektrisyysvakio vaihtelee välillä 10-20, mutta nämä ovat erikoiskeraamisia, kuten jotka eivät ole halpoja.
On vain muistettava, että jännite, jonka kondensaattori voi kestää ennen rikkoutumista, riippuu eristeen laadusta. Klassinen Leyden-purkki on hyvä, koska siinä on lasieriste, jonka avulla voit rakentaa erittäin korkeajännitteisiä purkkeja, vaikka niillä olisi pieni kapasiteetti.

Kondensaattori käyttäytyy erittäin mielenkiintoisesti, jos se ei ole kytketty tasavirtaan, vaan vaihtovirtaan. DC ei kulje kondensaattorin läpi, koska levyjen välinen eriste on katkos. Mutta jos käytät vaihtovirtaa, se alkaa vuorotellen ladata levyjä ja kondensaattorista tulee johtime - tarkemmin sanottuna vastus. Se saa ns. reaktanssin. Ja tämä vastus riippuu kondensaattorin kapasitanssista ja virran taajuudesta. Pienet kondensaattorit johtavat korkeataajuutta paremmin. vaihtovirta ja päinvastoin.

Miksi antiikin aikana tarvitaan kondensaattoria? Jätetään radiokysymykset muille artikkeleille. Kondensaattori on erittäin hyödyllinen rituaalitarkoituksiin. Ensimmäisen sähköiskun muisto säilyy aloittelijalla hautaan asti. Ja lyöjälle kehittyy todennäköisesti tapa maadoittaa alttari ennen kuin hän työskentelee sen kanssa...

LEYDEN JAR, jatkuvan kapasiteetin sylinterimäinen kondensaattori; koostuu lieriömäisestä lasiastiasta (purkki), jonka sisä- ja ulkopinnat on peitetty kalvolla (kondensaattorilevyt), jotka eivät yletä astian aukkoon noin 1/4 korkeudesta (kuva 1). Tölkin kaulan läpi kulkeva metallitanko on kosketuksessa tölkin sisävuorauksen kanssa joustavan langan tai ketjun avulla. Tangon päättävä pallo on yksi kondensaattorin napoista; ulkovuori on sen toinen napa. Leyden-purkin kapasiteetti voidaan laskea likimäärin käyttämällä teknisten kondensaattoreiden yleistä kaavaa:

missä ε on lasin dielektrisyysvakio, S on levyjen pintojen keskiarvo (cm 2), d on seinämän keskimääräinen paksuus (cm) tai, mikä parempi, erityisen kaavan mukaan ( sylinterimäisille kondensaattoreille):

missä I on Leyden-purkin pituus ja r on sen sisäsäde; oletetaan, että l > r > d. Leyden-purkin kapasiteetti on mitätön - enintään 15 000 cm3. Suuren kapasiteetin saamiseksi Leyden-purkit yhdistetään paristoiksi. Leyden-purkki kestää levyillään merkittävän potentiaalieron - useiden kymmenien tuhansien volttien (V) luokkaa. Leyden-purkin haittapuoli: merkityksetön kapasiteetti, suhteellisen suuri varattu tila ja hauraus.

Leiden-purkki keksittiin vuonna 1745 Leidenissä (tästä sen nimi). Pitkään se oli hyvin yleinen kondensaattorimuoto. Tällä hetkellä Leyden-pankkeja alkuperäisessä muodossaan käytetään suhteellisen harvoin teollisuuslaitoksissa. Leyden-purkkien teollinen muoto on Schott-yhtiön Leyden-purkit, joka kehitti erikoislasin (minos) minimaalisella häviöllä ja Moscitzky-kondensaattorin (kuva 2). Jälkimmäinen on valmistettu pitkien, halkaisijaltaan pienten tölkkien muodossa erikoislasista, jolla on pienet dielektriset häviöt. Kannet - hopea, galvaanisesti päällystetty kuparikerroksella kansien paremman istuvuuden varmistamiseksi lasiin. Posliinieriste on kiinnitetty tölkin aukkoon, jonka läpi sauva kulkee kosketuksissa sisävuoraukseen. Lauhdutin asennetaan suojaavaan metalliastiaan, ja lauhduttimen ulkovuorauksen ja suojasäiliön seinämän välinen tila täytetään jäähdytysnesteellä.

Englantilainen kemisti, fyysikko ja tieteen historioitsija Joseph Priestley kutsui Leidenin kokemusta merkittävimmäksi löydökseksi sähkön alalla. Tämä kokemus, joka kruunasi ensimmäisen kondensaattorin keksimisen, oli 1700-luvun tieteellinen sensaatio: kaikki olivat kiehtovia pitkästä sinertävästä kipinästä ja hämmästyivät "sähköiskusta", kun Leyden-purkki purkautui kokeen tekijän kehon läpi; Asiantuntijat arvostivat Leyden-purkin kykyä kerätä suuri lataus ja säilyttää sitä pitkään.

Museo-tila "Arkhangelskoye" lähellä Moskovaa sisältää taiteilija Charles-Amedei Van Loon maalauksen "Electrical Experience" (1777). Mikä itse asiassa on taiteilijan niin autenttisesti kuvaama kokemus?

Ennen "voltaic kolonnin" keksintöä (1799) vain kitkalla sähköistykseen perustuvat koneet toimivat laboratoriossa sähkönlähteinä. Tällainen kone on kuvattu kuvassa - lasipallo, joka pyöritettäessä hankaa tyynyä ja muodostaa varauksen (aiemmin palloa vain hierottiin avustajan käsiä vasten). Kuvan keskellä oleva tyttö seisoo eristävällä jalustalla. Vapa, jota tyttö pitää vasemmassa kädessään, melkein koskettaa pyörivää palloa. Kipinät näkyvät pallon ja tangon välissä. Ihmiskeho on yleensä hyvä johdin, joten myös toinen sauva, jota tyttö pitää oikeassa kädessään, osoittautuu varautuneeksi.

Kokeen pääosallistuja on köyhä neekeri. Oikeassa kädessään hän pitää vesiastiaa, johon juuri mainittu sauva on upotettu. Astia on Leyden-purkki alkuperäisessä muodossaan (1745). Kuvan Leiden-purkissa lasi on eriste, vesi on sisäelektrodi ja kokeen tekijän kämmen on ulkoelektrodi. Kuvassa näkyy kondensaattorin lataushetki. Hetki kuluu, neekeri tuo vapaan kätensä lähemmäksi sauvaa, kipinä hyppää sauvan ja käden väliin - ja kondensaattori purkautuu neekerin läpi, joka saa sähköiskun.

Yksi ensimmäisistä Leyden-purkista tehdyistä tutkimuksista suoritti amerikkalainen tiedemies, kouluttaja ja poliitikko Benjamin Franklin, joka totesi erityisesti, että Leiden-purkkiin kertyy samanaikaisesti suuruudeltaan samansuuruisia ja vastakkaisia ​​merkkejä.

Franklin ihmetteli, missä itse asiassa maksut "istuivat" Leydenin purkissa. Franklin teki seuraavan kokeen vastatakseen tähän kysymykseen. Hän latasi Leydenin purkin, poisti sitten sauvan siitä ja kaatoi "sähköistettyä" vettä toiseen astiaan. Leidenin koe tällä astialla ei toiminut, mutta kaatattuaan uutta vettä ensimmäiseen Leyden-purkkiin Franklin pursi sen kehonsa läpi ja koki lähes saman voimakkaan sähköiskun kuin jos hän ei olisi kaatanut "sähköistettyä" vettä. Franklin päätteli, että panokset "istuvat" lasissa eivätkä vedessä, kuten hän aluksi oletti.

Tätä kokemusta ovat kuvanneet monet tieteen historioitsijat, jotka samalla suoraan tai epäsuorasti vahvistavat Franklinin päätelmän pätevyyden. Valitettavasti Addenbrookin (1922) tutkimus, joka osoitti Franklinin johtopäätöksen virheellisen, jäi melkein huomaamatta.

Addenbrook teki kokoontaitettavan lauhduttimen, joka koostui kolmesta sylinteristä: yhdestä lasista ja kahdesta metallista, jotka sopivat tiukasti lasiin sisäpuolelta ja ulkopuolelta. Tutkija latasi tällaisen kondensaattorin, pursi sen sitten huolellisesti ja toi metallisylinterit kosketuksiin toistensa kanssa. Jos sylinterit olisivat ladattuja, ne olisi luonnollisesti pitänyt tyhjentää. Addenbrooke kokosi lauhduttimen uudelleen. Kuten Franklinin kokeessa, kondensaattori osoittautui ladatuksi melkein samalla tavalla kuin se oli alun perin. Mutta Addenbrooke oli hidas vahvistamaan Franklinin johtopäätöstä. Hän teki samanlaisen kokeen parafiinisylinterillä lasin sijasta, ja tässä tapauksessa tulos oli päinvastainen kuin Franklinin: kunnostettu kondensaattori oli latautunut, ja varaukset, kuten kävi ilmi, "istuivat" metallisylintereillä-levyillä. (tietysti, kunnes he koskettivat).

Addenbrooke päätteli, että "Franklin-ilmiö" johtuu vesikalvosta, joka normaaleissa olosuhteissa on aina peitetty lasilla. Tosiasia on, että tasapainotilassa olevat varaukset sijaitsevat johtimen pinnalla, jonka roolia vain esittää vesikalvo. Kun johdin poistetaan (esimerkiksi tyhjennetään vesi), lähes kaikki johtimen varaukset jäävät tälle kalvolle. Jos lasi kuivataan perusteellisesti ja koe suoritetaan kuivassa ilmakehässä, "Franklin-ilmiötä" ei havaita.

Tietenkin Franklinin kokeessa ioneja "virtaa" aina lasille, mutta tämä vaikutus on merkityksetön. Myös elektreettivaikutelma on tässä tapauksessa merkityksetön. On huomattava, että Leiden-astian reunalla oleva vesikalvo ei estä sen varaamista ionien vähäisen liikkuvuuden vuoksi (kondensaattorin purkautuminen kalvon yli tapahtuu paljon hitaammin kuin sen varautuminen).

Fysiikassa on monia kouluongelmia, jotka käsittelevät ajatuskokeita kondensaattorieristeiden poistamiseksi ja vaihtamiseksi. Tässä tapauksessa ilmaistaan ​​hiljaisesti, että "Franklin-ilmiötä" ei ole, ts. vain kondensaattorilevyt ovat varattuja. Kuten näette, todellisuudessa tilanne on monimutkaisempi.

Hei. Haluaisin näyttää kuinka Leyden-purkki tai yksinkertaisin kondensaattori valmistetaan.
Mutta ensin vähän tietoa niille, jotka eivät tiedä mitä se on, mutta ne jotka tietävät, he voivat ohittaa tai lukea muistinsa virkistämiseksi.
Leiden jar - ensimmäinen sähköinen kondensaattori, jonka keksivät hollantilainen tiedemies Pieter van Muschenbroek ja hänen oppilaansa Kuneus vuonna 1745 Leidenissä. Samanaikaisesti ja niistä riippumatta samanlaisen laitteen, nimeltä "lääketieteellinen pankki", keksi saksalainen tiedemies Ewald Jürgen von Kleist.
Tämä vanha laite voi kerätä staattista sähköä, mikä houkutteli minua.

Se koostuu säiliöstä (tölkki), joka on kääritty ulkopuolelta folioon ja liimattu sisäpuolelta samalla kalvolla kaksi kolmasosaa korkeudesta, ne ovat kondensaattorimme levyt, ja säiliö (muuten, ei saa kulkea) sähkö) on eriste niiden välillä.

Tarvittamistani työkaluista:
1) Sakset.
2) Awl.
3) Pihdit.
4) Juotosrauta.
Materiaalista:
1) Kapasiteetti.
2) Folio.
3) pala kuparilankaa.
4) skotti.
5) Kuula laakerista.

Niin. Pohjaksi otin kontin päästä kylmä hitsaus. Aluksi halusin lasipurkista, mutta ne olivat kaikki paksuseinäisiä ja suuria.

Leikkasin irti foliosta pohjaa varten (käyttöalueen lisäämiseksi ja siten tuottavuuden lisäämiseksi).

Seuraavaksi kiedoin astiani seinän foliolla ulkopuolelta yrittäen saada folio istumaan mahdollisimman tiukasti siihen, koska se vaikuttaa myös siihen, kuinka paljon varausta se kerää.

Muuten, ensimmäisessä Leiden-purkissa tämä kalvo korvattiin onnistuneesti tiedemies Muschenbrookin (Muschenbrek) (1692-1761) kädellä, joka sulki astian ja tajusi, että oli parempi olla koskematta johtoon, joka oli kytketty sähköstaattinen kone, joka latasi Leyden-purkin.
Siiloista etsittyäni löysin laakerista pallon, harmi tietysti, ettei halkaisijaa ollut suurempi, mutta se kerää myös staattista sähköä hyvin.

Päätin korjata sen juottamalla. Aluksi puhdistin juotoskohdan hiekkapaperilla.

Sitten tinasin sen hartsilla ja juotin kuparilangan pallolla.

Alakuvassa näkyy ketju, jonka laitoin kosketuksiin sisävuorauksen kanssa, mutta hylkäsin myöhemmin sisällä olevan kalvon (liiman tai folioteipin puutteen vuoksi) ja korvaamalla kalvon vedellä, se purettiin.

Ja tässä se on valmiissa muodossa.

Minulla ei ole vielä sähköstaattista konetta tarkistettavana.
Minun piti ladata se televisiolla (zomboyaschik). Ryöminnyt kaksi tai kolme kertaa ruudulla pallon kanssa, hän keräsi riittävän määrän sähkövarauksia purkamaan kipinän.

Ja se lyö, sanon teille, ei sairaalloisesti, vahvemmin kuin sytyttimien pietsosähköinen elementti.
En tietenkään halunnut toistaa Peter Van Muschenbroekin kokemusta, mutta minun oli pakko toistaa huolimattomuuteni ja helposti hajamieliseni.

Niille, jotka haluavat tehdä Leyden-purkin omilla käsilläni enkä tiedä miten se tehdään, voin sanoa seuraavan:

Astia voi olla myös lasia. Pienelle Leyden-purkille on parempi, jos seinät ovat ohuempia.

Folion sijasta on kätevämpää käyttää folioteippiä ja varmistaa, ettei teipin ja astian väliin jää ilmakuplia.

Jos päätät sisällä liimaa tölkit kalvoteipillä, sitten on varmistettava, että pallolla varustettu lanka koskettaa sisävuorausta (voit juottaa kierretty lanka ja tee ikään kuin harja tai tee eräänlainen jousi yksiytimislangasta, yleensä vaihtoehtoja on paljon). Ja jos vedellä, langan on kosketettava vettä.

Pallo voidaan valmistaa mistä tahansa materiaalista, jopa dielektristä, vain se on myös peitettävä kalvolla (ja niin, että kalvo koskettaa lankaa), jos haluat nopeasti, voit yksinkertaisesti rullata foliopalloa.

Voit ladata sen jopa kammalla, kynällä tms. vain tämä on tehotonta, on parempi, jos ei ole elektroforikonetta, lataa TV-ruudulta (vain katodisädeputkella varustetut ovat sopivia).

Ja lopuksi haluaisin muistuttaa itse turvallisuustekniikasta, koska tämä on pääasia. Älä toista virhettäni, ole valppaana. Et tietenkään kuole pienen Leyden-purkin kertyneeseen varaukseen (riippuen monista tekijöistä, mukaan lukien terveydentilasi), mutta jos teet siitä suuren ja tai liität sen elektroforikoneeseen, niin se on täysin mahdollista. Leydenin purkkien ansiosta elektroforikone kehittää tehoaan ja päästää niin pitkiä pelottavia (joitakin) kipinöitä, koska kerätty sähkövaraus kerääntyy purkkeihin ...