Încă de la școală, toată lumea a auzit despre o chestie electrică minunată cu numele „Bocan de Leyden”. Cu toate acestea, după ce am vorbit cu unii dintre prietenii mei, care sunt departe de tehnologie, am fost surprins să descopăr că borcanul Leyden, în înțelegerea lor, este un fel de artefact minunat, al doilea după „invențiile nerezolvate ale lui Tesla”. Din păcate, borcanul Leyden este doar un condensator primitiv și are, de asemenea, un design primitiv...

Un condensator este un lucru simplu, este format din două plăci conductoare cu un dielectric între ele. Capacitatea unui condensator depinde de aria acestor plăci, de distanța dintre ele (cu cât sunt mai aproape, cu atât capacitatea este mai mare) și de constanta dielectrică a dielectricului (adică de materialul dintre plăci) .

În general, este ciudat că borcanul din Leyden nu a fost inventat mai devreme decât în ​​1745. Inventatorul său a făcut experimente cu electricitatea turnând apă într-un borcan și înfigând un ac în el, care era încărcat static. Ținându-se de ac, și-a pus mâna pe partea laterală a cutiei. Electrodul interior al condensatorului era lichidul din borcan, iar electrodul exterior era palma aplicată pe sticlă. S-a dovedit un circuit închis prin inventator - și el a simțit imediat (e greu să nu o simți). Bănuiesc că borcanul din Leyden a fost deschis de multe ori înainte, dar tuturor li s-a părut că au fost bătuți prin contacte - doar o persoană a observat că sticla este un dielectric.

Cu toate acestea, încep și alte concepții greșite.
Dacă a devenit rapid clar că două straturi de folie pe ambele părți ale paharului sunt suficiente pentru funcționarea borcanului Leyden, atunci totul nu a fost atât de clar cu recipientul. Se credea că capacitate electrică borcanul nu depinde de suprafața pereților săi, ci de volum. Și așa, aproape până la începutul secolului al XX-lea, au fost construite borcane Leyden de dimensiunea de mai mulți litri și, pentru a le crește capacitatea, au fost conectate la baterii.

Numai acesta este un domeniu larg de activitate pentru asasin.
Este suficient de făcut condensatoare plate prin stivuirea foilor de folie și mica și conectarea foliei printr-una. Capacitatea va fi mult mai mare decât în ​​borcanul clasic Leyden, iar greutatea și volumul vor fi mult mai mici. Poti lua un brevet, foarte benefic pentru secolul al XVIII-lea.

Lucrul bun despre un condensator este că poate fi construit în orice societate care cunoaște metalele. La urma urmei, puteți lua orice metal - același cupru este mai mult decât potrivit. Și puteți lua, de asemenea, orice dielectric - de la hârtie ceară la aer. Deși trebuie să te chinuiești cu el - astfel încât dielectricul să fie potrivit pentru orice umiditate, să nu se degradeze în timp și să nu se topească de la căldură. Mica este unul dintre cele mai bune opțiuni, constanta dielectrică ea are 7,5 (cuarțul are 4, y are 4,5, y are 4,7). Desigur, există opțiuni cu ceramică, unde constanta dielectrică variază de la 10 la 20, dar acestea sunt ceramice speciale, de exemplu, care nu sunt ieftine.
Trebuie doar să ne amintim că tensiunea pe care o poate rezista condensatorul înainte de defectare depinde de calitatea dielectricului. Borcanul clasic Leyden este bun pentru ca are un dielectric - sticla, care iti permite sa construiesti borcane de foarte mare tensiune, chiar daca au o capacitate mica.

Condensatorul se comportă foarte interesant dacă este conectat nu la curent continuu, ci la curent alternativ. DC nu trece prin condensator, deoarece izolatorul dintre plăci este o întrerupere a circuitului. Dar dacă aplicați un curent alternativ, atunci acesta începe să încarce alternativ plăcile și condensatorul devine un conductor - mai precis, un rezistor. Acesta capătă așa-numita reactanță. Și această rezistență depinde de capacitatea condensatorului și de frecvența curentului. Condensatoarele mici conduc mai bine frecvența înaltă. curent alternativ si invers.

De ce ai nevoie de un condensator în antichitate? Să lăsăm întrebări radio pentru alte articole. Un condensator este foarte util în scopuri rituale. Amintirea primului șoc electric va rămâne la neofit până la mormânt. Și batetorul va dezvolta probabil obiceiul de a împământa altarul înainte de a lucra cu el...

BORCA DE LEYDEN, un condensator cilindric de capacitate constantă; constă dintr-un vas (borcan) cilindric de sticlă, ale cărui suprafețe interioare și exterioare sunt acoperite cu folie (plăci de condensator), neatingând deschiderea borcanului cu aproximativ 1/4 din înălțime (Fig. 1). O tijă de metal care trece prin gâtul cutiei este în contact cu căptușeala interioară a cutiei prin intermediul unui fir sau al unui lanț flexibil. Bila care termină tija este unul dintre polii condensatorului; căptușeala exterioară este celălalt pol. Capacitatea unui borcan Leyden poate fi calculată aproximativ folosind formula generală pentru condensatoare tehnice:

unde ε este constanta dielectrică a sticlei, S este valoarea medie (în cm 2) a suprafețelor plăcilor, d este grosimea medie (în cm) a peretelui sau, mai bine, după o formulă specială ( pentru condensatoare cilindrice):

unde I este lungimea borcanului Leyden, iar r este raza sa interioară; se presupune că l > r > d. Capacitatea unui borcan Leyden este nesemnificativă - nu mai mult de 15.000 cm3. Pentru a obține capacități mari, borcanele Leyden sunt combinate în baterii. Borcanul Leyden este capabil să reziste la o diferență semnificativă de potențial pe plăcile sale - de ordinul a câteva zeci de mii de volți (V). Dezavantajul borcanului Leyden: capacitate nesemnificativă, cu o dimensiune relativ mare a spațiului ocupat, și fragilitate.

Borcanul Leiden a fost inventat în 1745 la Leiden (de unde și numele). Multă vreme a fost o formă foarte comună de condensatori. În prezent, băncile din Leyden în forma lor originală sunt utilizate relativ rar în instalațiile industriale. Forma industrială a borcanelor Leyden sunt borcanele Leyden ale companiei Schott, care a dezvoltat o sticlă specială (minos) cu pierderi minime și un condensator Moscitzky (Fig. 2). Acesta din urmă este realizat sub formă de cutii lungi de diametru mic din tipuri speciale de sticlă cu pierderi dielectrice reduse. Huse - argintii, acoperite galvanic cu un strat de cupru pentru o mai buna potrivire a capacelor pe sticla. In deschiderea cutiei se fixeaza un izolator de portelan, prin care trece o tija, in contact cu captuseala interioara. Condensatorul este instalat într-un vas metalic de protecție, iar spațiul dintre căptușeala exterioară a condensatorului și peretele vasului de protecție este umplut cu lichid de răcire.

Chimistul, fizicianul și istoricul științei englez Joseph Priestley a numit experiența de la Leiden cea mai remarcabilă descoperire în domeniul electricității. Această experiență, care a încununat inventarea primului condensator, a fost o senzație științifică a secolului al XVIII-lea: toată lumea a fost fascinată de o scânteie lungă albăstruie și uimit de „șocul electric” când un borcan Leyden a fost descărcat prin corpul experimentatorului; cunoscătorii au apreciat capacitatea borcanului Leyden de a acumula o încărcătură mare și de a o păstra pentru o lungă perioadă de timp.

Muzeul-moșie „Arkhangelskoye” de lângă Moscova găzduiește o pictură a artistului Charles-Amedei Van Loo „Experiența electrică” (1777). Care este, de fapt, experiența, înfățișată atât de autentic de artist?

Înainte de inventarea „coloanei voltaice” (1799), doar mașinile bazate pe electrificarea prin frecare au servit ca surse de laborator de energie electrică. O astfel de mașină este descrisă în imagine - o minge de sticlă, care, atunci când este rotită, se freacă de un tampon și generează o încărcare (anterior, mingea era pur și simplu frecată de mâinile unui asistent). Fata, înfățișată în centrul imaginii, stă pe un suport izolator. Lanseta, pe care fata o ține în mâna stângă, aproape atinge mingea care se învârte. Scânteile sunt vizibile între minge și tijă. Corpul uman este, în general, un bun dirijor, așa că și cealaltă tijă pe care fata o ține în mâna dreaptă se dovedește încărcată.

Principalul participant la experiment este un negru sărac. În mâna dreaptă ține un vas cu apă, în care este scufundată toiagul amintit. Vasul este borcanul Leyden în versiunea sa originală (1745). În borcanul Leiden prezentat în imagine, sticla este dielectricul, apa este electrodul interior, iar palma experimentatorului este electrodul exterior. Imaginea arată momentul încărcării condensatorului. Va trece un moment, negrul își va aduce mâna liberă mai aproape de tijă, o scânteie va sări între tijă și mână - iar condensatorul se va descărca prin negru, care va experimenta un șoc electric.

Unul dintre primele studii asupra borcanului din Leyden a fost realizat de omul de știință, educator și politician american Benjamin Franklin, care a stabilit, în special, că în borcanul din Leiden se acumulează simultan sarcini egale ca mărime și semn opus.

Franklin s-a întrebat unde, de fapt, acuzațiile „stau” în borcanul din Leyden. Pentru a răspunde la această întrebare, Franklin a făcut următorul experiment. A încărcat borcanul Leyden, apoi a scos tija din el și a turnat apa „electrificată” într-un alt vas. Experimentul de la Leiden cu acest vas nu a funcționat, dar, după ce a turnat apă nouă în primul borcan Leiden, Franklin a descărcat-o prin corpul său și a experimentat un șoc electric de aproape aceeași forță ca și cum nu ar fi turnat „electrificatul” apă. Franklin a concluzionat că încărcăturile „stau” în pahar, și nu în apă, așa cum a presupus prima dată.

Această experiență este descrisă de mulți istorici ai științei, care în același timp confirmă în mod explicit sau implicit validitatea concluziei lui Franklin. Din păcate, studiul lui Addenbrook (1922), care a arătat eroarea concluziei lui Franklin, a trecut aproape neobservat.

Addenbrook a realizat un condensator pliabil, format din trei cilindri: unul de sticlă și doi de metal, care se potrivesc strâns pe sticlă din interior și respectiv din exterior. Cercetătorul a încărcat un astfel de condensator, apoi l-a demontat cu grijă și a adus cilindri metalici în contact unul cu celălalt. Dacă cilindrii au fost încărcați, atunci în mod natural ar fi trebuit să fie descărcați. Addenbrooke a reasamblat condensatorul. Ca și în experimentul lui Franklin, condensatorul s-a dovedit a fi încărcat aproape la fel ca inițial. Dar Addenbrooke a întârziat să confirme concluzia lui Franklin. A făcut un experiment similar cu un cilindru de parafină în loc de unul de sticlă, iar în acest caz rezultatul a fost opusul celui al lui Franklin: condensatorul restaurat era neîncărcat, iar încărcăturile, după cum s-a dovedit, „s-au așezat” pe cilindri-plăci metalice. (desigur, până s-au atins).

Addenbrooke a concluzionat că „efectul Franklin” se datorează peliculei de apă, care în condiții normale este întotdeauna acoperită cu sticlă. Faptul este că sarcinile în stare de echilibru sunt situate pe suprafața conductorului, al cărui rol este doar jucat de o peliculă de apă. Când conductorul este îndepărtat (scurgerea apei, de exemplu), aproape toate sarcinile conductorului rămân pe această peliculă. Dacă sticla este uscată bine și experimentul este efectuat într-o atmosferă uscată, atunci „efectul Franklin” nu este observat.

Desigur, în experimentul lui Franklin există întotdeauna un „flux” de ioni pe sticlă, dar acest efect este nesemnificativ. Efectul electret este, de asemenea, nesemnificativ în acest caz. Trebuie remarcat faptul că pelicula de apă de pe marginea vasului Leyden nu împiedică încărcarea acesteia din cauza mobilității reduse a ionilor (descărcarea condensatorului peste peliculă are loc mult mai lent decât încărcarea acestuia).

Există multe probleme școlare în fizică, care se ocupă de experimente de gândire cu îndepărtarea și înlocuirea dielectricilor condensatorului. În acest caz, se presupune în mod tacit că nu există „efect Franklin”, adică doar plăcile condensatorului sunt încărcate. După cum puteți vedea, în realitate situația este mai complicată.

Buna ziua. Aș dori să arăt cum se face un borcan Leyden sau cel mai simplu condensator.
Dar mai întâi, puține informații pentru cei care nu știu ce este, dar pentru cei care sunt la curent, pot sări peste sau să citească pentru a-și împrospăta memoria.
Borcanul Leiden - primul condensator electric, inventat de omul de știință olandez Pieter van Muschenbroek și studentul său Kuneus în 1745 la Leiden. În paralel și independent de ele, un dispozitiv similar numit „banca medicală” a fost inventat de omul de știință german Ewald Jürgen von Kleist.
Acest dispozitiv vechi poate acumula electricitate statică, ceea ce m-a atras.

Este alcătuit dintr-un recipient (cutie) înfășurat în folie la exterior și lipit intern cu aceeași folie pentru două treimi din înălțime, acestea vor fi plăcile condensatorului nostru, iar recipientul (apropo, nu ar trebui să treacă electricitate) va fi un dielectric între ele.

Din instrumentele de care aveam nevoie:
1) Foarfece.
2) Awl.
3) Clești.
4) Fier de lipit.
Din materiale:
1) Capacitate.
2) Folie.
3) O bucată de sârmă de cupru.
4) Scotch.
5) O bilă dintr-un rulment.

Asa de. Ca bază, am luat recipientul de la capăt sudare la rece. La început am vrut dintr-un borcan de sticlă, dar toate erau cu pereți groși și mari.

Am tăiat o bucată de folie pentru partea de jos (pentru a crește suprafața utilă și, astfel, a crește productivitatea).

În continuare, am înfășurat peretele recipientului meu cu folie la exterior, încercând să fac folia să se potrivească cât mai strâns cu acesta, deoarece acest lucru afectează și cât de multă încărcare va acumula.

Apropo, în primul borcan din Leiden, această folie a fost înlocuită cu succes de mâna omului de știință Muschenbrook (Muschenbrek) (1692-1761), care a strâns vasul și și-a dat seama că este mai bine să nu atingă firul care era conectat la mașina electrostatică care a încărcat borcanul Leyden.
După ce am căutat în pubele, am găsit o bilă din rulment, păcat, desigur, că nu a fost un diametru mai mare, dar adună bine și electricitatea statică.

Am decis să o repar prin lipire. Pentru început, am curățat locul de lipit cu șmirghel.

Apoi am cositorit-o cu colofoniu și am lipit firul de cupru cu bila.

Fotografia de jos arată lanțul pe care l-am pus în contact cu căptușeala interioară, dar ulterior am abandonat folia (din lipsa adezivului sau a benzii de folie) care se află în interior și înlocuind folia cu apă, a fost demontată.

Și iată-l în formă completată.

Nu am încă o mașină electrostatică de verificat.
A trebuit să-l încarc cu un televizor (zomboyaschik). După ce s-a târât de două sau trei ori pe ecran cu o minge, a adunat o cantitate suficientă de sarcini electrice pentru a descărca o scânteie.

Și bate, vă spun că nu bolnav, mai puternic decât elementul piezoelectric al unei brichete.
Nu am vrut, desigur, să repet experiența lui Peter Van Muschenbroek, dar a trebuit să o fac din cauza neglijenței mele și ușor distras.

Pentru cei care doresc să facă un borcan Leyden cu propriile mele mâiniși nu știu cum să o fac, pot spune următoarele:

Vasul poate fi, de asemenea, din sticlă. Pentru un borcan mic Leyden, este mai bine dacă pereții sunt mai subțiri.

În loc de folie, este mai convenabil să folosiți bandă de folie și să vă asigurați că nu rămân bule de aer între bandă și vas.

Daca te hotarasti interior lipiți conservele cu bandă de folie, apoi este necesar să vă asigurați că firul cu bila atinge căptușeala interioară (puteți lipi sârmă toronatăși faceți, parcă, o perie sau faceți un tip de arc dintr-un fir unic, în general, există o mulțime de opțiuni). Și dacă cu apă, atunci firul trebuie să atingă apa.

Bila poate fi din orice material, chiar și dielectric, doar că va trebui acoperită și cu folie (și astfel încât folia să atingă sârma), dacă doriți rapid, puteți rula pur și simplu bila din folie.

Îl poți încărca chiar și cu un pieptene, stilou etc. doar acest lucru este ineficient, este mai bine dacă nu există o mașină de electrofor, încărcați de pe ecranul televizorului (sunt potrivite doar cele cu tub catodic).

Și, în sfârșit, aș dori să vă reamintesc despre tehnica de siguranță în sine, deoarece acesta este principalul lucru. Nu repeta greșeala mea, fii vigilent. Desigur, nu veți muri din cauza încărcăturii acumulate a unui borcan mic de Leyden (în funcție de mulți factori, inclusiv de starea dvs. de sănătate), dar dacă îl faceți mare și sau îl conectați la o mașină de electrofor, atunci este foarte posibil. Datorită borcanelor Leyden, mașina de electrofor își dezvoltă puterea și emite scântei atât de lungi înspăimântătoare (unele) deoarece sarcina electrică colectată se acumulează în borcane ...