Siden skolen har alle hørt om en fantastisk elektrisk greie med navnet "Leyden-krukken". Etter å ha snakket med noen av vennene mine som er langt fra teknologi, ble jeg imidlertid overrasket over å finne at Leyden-krukken i deres forståelse er en slags fantastisk artefakt, nest etter «Teslas uløste oppfinnelser». Dessverre er Leyden-krukken bare en primitiv kondensator, og den er også primitiv i design ...

En kondensator er en enkel ting, den består av to ledende plater med et dielektrisk mellom seg. Kapasitansen til en kondensator avhenger av arealet til disse platene, av avstanden mellom dem (jo nærmere de er, desto større er kapasitansen) og av dielektrikumets dielektriske konstant (det vil si materialet mellom platene) .

Generelt er det rart at Leyden-krukken ikke ble oppfunnet tidligere enn i 1745. Oppfinneren gjorde eksperimenter med elektrisitet ved å helle vann i en krukke og stikke en nål inn i den, som var statisk ladet. Han holdt fast i pinnen og la hånden på siden av boksen. Den indre elektroden til kondensatoren var væsken i glasset, og den ytre elektroden var håndflaten som ble påført glasset. Det viste seg en lukket krets gjennom oppfinneren - og han kjente det umiddelbart (det er vanskelig å ikke føle det). Jeg mistenker at Leyden-krukken hadde blitt åpnet mange ganger før, men det virket for alle som om de hadde blitt sparket gjennom kontaktene - bare én person la merke til at glass er et dielektrikum.

Imidlertid begynner ytterligere misoppfatninger.
Hvis det raskt ble klart at to lag med folie på begge sider av glasset var nok for Leyden-krukkens funksjon, så var ikke alt så klart med beholderen. Man trodde det elektrisk kapasitans krukken avhenger ikke av overflaten på veggene, men av volumet. Og så, nesten frem til begynnelsen av 1900-tallet, ble Leyden-krukker av multiliters størrelse bygget, og for å øke kapasiteten ble de koblet til batterier.

Dette alene er et bredt aktivitetsfelt for leiemorderen.
Det er nok å gjøre flate kondensatorer ved å stable ark med folie og glimmer og koble folien gjennom ett. Kapasiteten vil være mye større enn i den klassiske Leyden-krukken, og vekten og volumet blir mye mindre. Du kan ta patent, veldig gunstig for 1700-tallet.

Det som er bra med en kondensator er at den kan bygges i ethvert samfunn som kan metaller. Tross alt kan du ta hvilket som helst metall - det samme kobberet er mer enn egnet. Og du kan også ta hvilket som helst dielektrikum - fra vokspapir til luft. Selv om du må tukle med det - slik at dielektrikumet er egnet for enhver fuktighet, ikke brytes ned over tid og ikke smelter av varmen. Mica er en av de beste alternativene, den dielektriske konstanten hun har 7,5 (kvarts har 4, y har 4,5, y har 4,7). Selvfølgelig er det alternativer med keramikk, der dielektrisitetskonstanten varierer fra 10 til 20, men dette er spesialkeramikk, for eksempel som ikke er billige.
Man må bare huske at spenningen som kondensatoren tåler før sammenbrudd avhenger av kvaliteten på dielektrikumet. Den klassiske Leyden-krukken er god fordi den har et dielektrisk - glass, som lar deg bygge svært høyspenningskrukker, selv om de har liten kapasitet.

Kondensatoren oppfører seg veldig interessant hvis den ikke er koblet til likestrøm, men til vekselstrøm. D.C går ikke gjennom kondensatoren, fordi isolatoren mellom platene er et kretsbrudd. Men hvis du bruker en vekselstrøm, begynner den å vekselvis lade platene og kondensatoren blir en leder - mer presist, en motstand. Den får den såkalte reaktansen. Og denne motstanden avhenger av kapasitansen til kondensatoren og frekvensen til strømmen. Små kondensatorer leder høy frekvens bedre. vekselstrøm og vice versa.

Hvorfor trenger du en kondensator i antikken? La oss legge igjen radiospørsmål til andre artikler. En kondensator er veldig nyttig for rituelle formål. Minnet om det første elektriske støtet vil forbli hos neofytten til graven. Og hitteren vil sannsynligvis utvikle en vane med å jorde alteret før han arbeider med det ...

LEYDEN JAR, en sylindrisk kondensator med konstant kapasitet; består av en sylindrisk glassbeholder (krukke), hvis indre og ytre overflater er dekket med folie (kondensatorplater), som ikke når åpningen av glasset med omtrent 1/4 av høyden (fig. 1). En metallstang som går gjennom boksens hals er i kontakt med boksens indre foring ved hjelp av en fleksibel wire eller kjede. Kulen som avslutter stangen er en av polene til kondensatoren; den ytre foringen er den andre stangen. Kapasiteten til en Leyden-krukke kan omtrentlig beregnes ved å bruke den generelle formelen for tekniske kondensatorer:

hvor ε er den dielektriske konstanten til glasset, S er gjennomsnittsverdien (i cm 2) av overflatene til platene, d er gjennomsnittlig tykkelse (i cm) av veggen, eller, bedre, i henhold til en spesiell formel ( for sylindriske kondensatorer):

hvor I er lengden på Leyden-krukken, og r er dens indre radius; det antas at l > r > d. Kapasiteten til en Leyden-krukke er ubetydelig - ikke mer enn 15 000 cm3. For å oppnå stor kapasitet kombineres Leyden-krukkene til batterier. Leyden-krukken er i stand til å motstå en betydelig potensialforskjell på platene - i størrelsesorden flere titusenvis av volt (V). Ulempen med Leyden-krukken: ubetydelig kapasitet, med en relativt stor størrelse på plassen og skjørhet.

Leiden-krukken ble oppfunnet i 1745 i Leiden (derav navnet). I lang tid var det en veldig vanlig form for kondensatorer. For tiden brukes Leyden-banker i sin opprinnelige form relativt sjelden i industrielle installasjoner. Den industrielle formen for Leyden-krukker er Leyden-krukkene til Schott-selskapet, som utviklet et spesialglass (minos) med minimale tap og en Moscitzky-kondensator (fig. 2). Sistnevnte er laget i form av lange bokser med liten diameter fra spesielle typer glass med lave dielektriske tap. Deksler - sølv, galvanisk belagt med et lag kobber for bedre tilpasning av dekslene til glasset. En porselensisolator er festet i åpningen av boksen, som en stang passerer gjennom, i kontakt med den indre foringen. Kondensatoren er installert i en beskyttende metallbeholder, og rommet mellom ytre foring av kondensatoren og veggen til beskyttelseskaret er fylt med kjølevæske.

Den engelske kjemikeren, fysikeren og vitenskapshistorikeren Joseph Priestley kalte Leiden-opplevelsen den mest bemerkelsesverdige oppdagelsen innen elektrisitet. Denne opplevelsen, som kronet oppfinnelsen av den første kondensatoren, var en vitenskapelig sensasjon fra 1700-tallet: alle ble fascinert av en lang blåaktig gnist og forbløffet over det "elektriske sjokket" da en Leyden-krukke ble tømt ut gjennom kroppen til eksperimentatoren; Kjennere satte pris på Leyden-krukkens evne til å samle en stor ladning og lagre den i lang tid.

Museumsgodset "Arkhangelskoye" nær Moskva huser et maleri av kunstneren Charles-Amedei Van Loo "Electrical Experience" (1777). Hva er egentlig opplevelsen, så autentisk skildret av kunstneren?

Før oppfinnelsen av "voltaisk kolonne" (1799) var det bare maskiner basert på friksjonselektrifisering som fungerte som laboratoriekilder for elektrisitet. En slik maskin er avbildet på bildet - en glasskule, som, når den roteres, gni mot en pute og genererer en ladning (tidligere ble ballen ganske enkelt gnidd mot assistentens hender). Jenta, avbildet i midten av bildet, står på et isolerende stativ. Stangen, som jenta holder i venstre hånd, berører nesten den snurrende ballen. Gnister er synlige mellom kulen og stangen. Menneskekroppen er generelt sett en god leder, så den andre stangen som jenta holder i høyre hånd viser seg også å være ladet.

Hoveddeltakeren i forsøket er en fattig neger. I høyre hånd holder han et kar med vann, hvori den nettopp nevnte stangen er neddykket. Karet er Leyden-krukken i sin originalversjon (1745). I Leiden-krukken som er vist på bildet, er glass dielektrikumet, vann er den indre elektroden, og eksperimentørens håndflate er den ytre elektroden. Bildet viser øyeblikket for lading av kondensatoren. Et øyeblikk vil gå, negeren vil bringe sin ledige hånd nærmere stangen, en gnist vil hoppe mellom stangen og hånden - og kondensatoren vil bli utladet gjennom negeren, som vil oppleve et elektrisk støt.

En av de første studiene av Leyden-krukken ble utført av den amerikanske vitenskapsmannen, pedagogen og politikeren Benjamin Franklin, som spesielt fastslo at ladninger som er like store og motsatte i fortegn samtidig akkumuleres i Leiden-krukken.

Franklin lurte på hvor faktisk ladningene "sitter" i Leyden-krukken. For å svare på dette spørsmålet gjorde Franklin følgende eksperiment. Han ladet Leyden-krukken, og fjernet deretter stangen fra den og helte det "elektrifiserte" vannet i et annet kar. Leiden-eksperimentet med dette fartøyet fungerte ikke, men etter å ha helt nytt vann i den første Leyden-krukken, tømte Franklin det ut gjennom kroppen og opplevde et elektrisk sjokk med nesten samme kraft som om han ikke hadde helt ut den "elektrifiserte" vann. Franklin konkluderte med at ladningene "sitter" i glasset, og ikke i vannet, slik han først antok.

Denne opplevelsen er beskrevet av mange vitenskapshistorikere, som samtidig eksplisitt eller implisitt bekrefter gyldigheten av Franklins konklusjon. Dessverre gikk Addenbrooks (1922) studie, som viste feilen i Franklins konklusjon, nesten ubemerket.

Addenbrook laget en sammenleggbar kondensator, bestående av tre sylindre: ett glass og to metall, tettsittende til glasset fra henholdsvis innsiden og utsiden. Forskeren ladet en slik kondensator, demonterte den deretter forsiktig og brakte metallsylindere i kontakt med hverandre. Hvis sylindrene var ladet, burde de naturligvis vært utladet. Addenbrooke satte sammen kondensatoren igjen. Som i Franklins eksperiment viste kondensatoren seg å være ladet nesten likt som den opprinnelig var. Men Addenbrooke var treg med å bekrefte Franklins konklusjon. Han gjorde et lignende eksperiment med en parafinsylinder i stedet for en glass, og i dette tilfellet var resultatet det motsatte av Franklins: den restaurerte kondensatoren var uladet, og ladningene, som det viste seg, "satte seg" på metallsylindere-plater (selvfølgelig til de rørte).

Addenbrooke konkluderte med at «Franklin-effekten» skyldes vannfilmen, som under normale forhold alltid er dekket med glass. Faktum er at ladningene i en tilstand av likevekt er plassert på overflaten av lederen, hvis rolle bare spilles av en film av vann. Når lederen fjernes (tømmer vann, for eksempel), forblir nesten alle ladningene til lederen på denne filmen. Hvis glasset tørkes grundig og eksperimentet utføres i en tørr atmosfære, observeres ikke "Franklin-effekten".

Selvfølgelig, i Franklins eksperiment er det alltid en "flyt" av ioner på glasset, men denne effekten er ubetydelig. Elektreteffekten er også ubetydelig i dette tilfellet. Det skal bemerkes at vannfilmen på kanten av Leiden-fartøyet ikke hindrer ladingen på grunn av den lave mobiliteten til ionene (utladningen av kondensatoren over filmen skjer mye langsommere enn ladingen).

Det er mange skoleproblemer i fysikk, som omhandler tankeeksperimenter med fjerning og utskifting av kondensatordielektrikk. I dette tilfellet antydes det stilltiende at det ikke er noen "Franklin-effekt", det vil si at kun kondensatorplatene er ladet. Som du kan se, er situasjonen i virkeligheten mer komplisert.

Hallo. Jeg vil gjerne vise hvordan en Leyden-krukke eller den enkleste kondensatoren lages.
Men først, litt informasjon for de som ikke vet hva det er, men for de som vet, kan de hoppe over eller lese for å friske opp hukommelsen.
Leiden krukke - den første elektrisk kondensator, oppfunnet av den nederlandske vitenskapsmannen Pieter van Muschenbroek og hans student Kuneus i 1745 i Leiden. Parallelt og uavhengig av dem ble en lignende enhet kalt "medisinbanken" oppfunnet av den tyske forskeren Ewald Jürgen von Kleist.
Denne gamle enheten kan akkumulere statisk elektrisitet, noe som tiltrakk meg.

Den består av en beholder (boks) pakket inn i folie på utsiden og innvendig limt over med samme folie i to tredjedeler av høyden, de vil være platene til kondensatoren vår, og beholderen (forresten, skal ikke passere elektrisitet) vil være et dielektrisk mellom dem.

Fra verktøyene jeg trengte:
1) Saks.
2) Syl.
3) Tenger.
4) Loddebolt.
Fra materialer:
1) Kapasitet.
2) Folie.
3) Et stykke kobbertråd.
4) Scotch.
5) En ball fra et lager.

Så. Som grunnlag tok jeg beholderen fra enden kald sveising. Først ville jeg ha fra en glasskrukke, men de var alle tykkveggede og store.

Jeg kuttet av et stykke folie for bunnen (for å øke bruksarealet og dermed øke produktiviteten).

Deretter pakket jeg veggen på beholderen med folie på utsiden, og prøvde å få folien til å passe så tett som mulig til den, fordi dette også påvirker hvor mye ladning den vil samle seg.

Forresten, i den første Leiden-krukken ble denne folien erstattet av hånden til vitenskapsmannen Muschenbrook (Muschenbrek) (1692-1761), som klemte karet og innså at det var bedre å ikke berøre ledningen som var koblet til den elektrostatiske maskinen som ladet Leyden-krukken.
Etter å ha søkt i søppelkassene fant jeg en kule fra lageret, det er selvfølgelig synd at det ikke var større diameter, men den samler også godt opp statisk elektrisitet.

Jeg bestemte meg for å fikse det ved å lodde. Til å begynne med renset jeg stedet for lodding med sandpapir.

Så fortinnet jeg den med kolofonium og loddet kobbertråden med kulen.

Det nederste bildet viser kjeden som jeg satte i kontakt med det indre fôret, men som deretter forlot folien (på grunn av mangel på lim eller folietape) som er inne og erstattet folien med vann, den ble demontert.

Og her er den i utfylt form.

Jeg har ikke en elektrostatisk maskin å sjekke ennå.
Jeg måtte lade den med en TV (zomboyaschik). Etter å ha krøpet to eller tre ganger på skjermen med en ball, samlet han en tilstrekkelig mengde elektriske ladninger til å utløse en gnist.

Og det slår, jeg skal si deg, ikke sykelig, sterkere enn det piezoelektriske elementet til en lighter.
Jeg ønsket selvfølgelig ikke å gjenta opplevelsen til Peter Van Muschenbroek, men jeg måtte på grunn av slurvet og lett distrahert.

For de som vil lage en Leyden-krukke med mine egne hender og vet ikke hvordan jeg gjør det, kan jeg si følgende:

Karet kan også være av glass. For en liten Leyden-krukke er det bedre om veggene er tynnere.

I stedet for folie er det mer praktisk å bruke folietape og sørge for at det ikke blir luftbobler mellom båndet og karet.

Hvis du bestemmer deg innsiden lim boksene med folietape, så er det nødvendig å sikre at ledningen med ballen berører den indre foringen (du kan lodde strandet ledning og lag som det var en børste eller lag en type fjær fra en enkeltkjernetråd, generelt er det mange alternativer). Og hvis med vann, må ledningen berøre vannet.

Ballen kan være laget av hvilket som helst materiale, til og med et dielektrisk, bare det må også dekkes med folie (og slik at folien berører ledningen), hvis du vil raskt, kan du ganske enkelt rulle foliekulen.

Du kan til og med lade den med en kam, penn, etc. bare dette er ineffektivt, det er bedre hvis det ikke er noen elektroformaskin, lad fra TV-skjermen (bare de med katodestrålerør er egnet).

Og til slutt vil jeg minne deg om selve sikkerhetsteknikken, fordi dette er hovedsaken. Ikke gjenta feilen min, vær på vakt. Selvfølgelig vil du ikke dø av den akkumulerte ladningen til en liten Leyden-krukke (avhengig av mange faktorer, inkludert helsetilstanden din), men hvis du gjør den stor og eller kobler den til en elektroformaskin, er det fullt mulig. Det er takket være Leyden-krukkene at elektroformaskinen utvikler sin kraft og avgir så lange skremmende (noen) gnister, siden den oppsamlede elektriske ladningen samler seg i glassene ...