Первый конденсатор лейденская банка как сделать. Лейденская банка или как сделать простой конденсатор. Конструкция лейденской банки

Вопрос 7. Что вы знаете о Лейденской банке?

7F55 Лейденская банка - первый электрический конденсатор, изобретённый голландскими учёными Мушенбреком и его учеником Кюнеусом в 1745 в Лейдене. Параллельно и независимо от них сходный аппарат, под названием «медицинская банка» изобрёл немецкий учёный Клейст. Лейденская банка представляла собой закупоренную наполненную водой стеклянную банку, оклеенную внутри и снаружи фольгой. Сквозь крышку в банку был, воткнут металлический стержень. Лейденская банка позволяла накапливать и хранить сравнительно большие заряды, порядка микрокулона. Изобретение лейденской банки стимулировало изучение электричества, в частности скорости его распространения и электропроводящих свойств некоторых материалов. Выяснилось, что металлы и вода, лучшие проводники электричества. Благодаря Лейденской банке удалось впервые искусственным путем получить электрическую искру. Очень много материала нашел каждый из нас по данному вопросу. Интересной оказалась история создания этой банки. Простейшим конденсатором является лейденская банка. Это старинный прибор. Название его происходит от голландского города Лейдена, где впервые стали изготовлять такие конденсаторы еще в середине XVIII века. Лейденскую банку нетрудно сделать самому. Для этого можно использовать стеклянную банку. Стенки банки с внешней и внутренней поверхности на 2/3 высоты оклейте фольгой. Они будут служить обкладками конденсатора. Работать нужно аккуратно, чтобы не образовалось складок на фольге. Затем возьмите полиэтиленовую крышку, вставьте в середину ее металлический стержень длиной 8-10 см. На верхний конец стержня насадите стальной шарик (или деревянный, оклеенный фольгой). Из фольги сделайте метелочку и укрепите ее на нижнем конце стержня. Длина метелочки должна быть такой, чтобы при закрытой крышке она касалась внутренней поверхности банки. Закройте банку крышкой - и прибор готов. Чтобы «наполнить» такой конденсатор электрическими зарядами, заряжайте металлический круг электрофора и прикасайтесь его краем к шарику лейденской банки. При этом на внутренней обкладки будут скапливаться положительные заряды, а на внешней - отрицательные. ИСТОРИЯ ЛЕЙДЕНСКОЙ БАНКИ В середине ХУШ столетия экспериментальные исследования новой, неведомой электрической силы перемещаются во Францию. В Париже в ту пору жил католический священник по имени Жан Антуан Нолле (1700 - 1770). Принадлежал он к ордену иезуитов, был хорошо образован, начитан и увлекался физикой. Аббат Нолле - именно под таким именем вошел он в историю науки - являлся профессором физики, читал лекции в разных аудиториях, сопровождая их эффектными опытами, не пропускал заседаний Парижской академии, был знаком и переписывался буквально со всеми более или менее известными естествоиспытателями. В конце тридцатых годов аббат Нолле часто бывал в доме директора Парижского ботанического сада Шарля Франсуа Дюфе, члена Парижской Академии, человека страстно увлеченного опытами с электрической материей. Он добывал таинственную силу, натирая стеклянную трубку суконной тряпочкой, и накапливал электричество в различных изолированных телах. Однажды, когда Нолле посетил своего друга, тот показал ему петли из шелковых шнурков, свисавшие с потолочной балки в его лаборатории. Однако это не смущало экспериментатора. Он залез в петли и расположился в них так, чтобы ни рукавом, ни полой камзола не коснуться пола. Затем предложил Нолле с помощью той же стеклянной трубки зарядить его электричеством. И когда после этого он захотел взять в руку небольшую стеклянную палочку, которую ему протянул аббат, из пальцев Дюфе выскочила вдруг большая голубая искра, которая с явно расслышанным треском кольнула обоих исследователей. Можно понять тот ужас, с которым позже аббат Нолле рассказывал об этом всему Парижу. В том же году Дюфе опубликовал подробное сообщение об изучении электрических искр и голубоватого свечения, которое окружало электризуемые тела. «Возможно, - писал он,- что в конце концов удался найти средство для получения электричества в больших масштабах и, следовательно, усилить мощь электрического огня, который во многих из этих опытов представляется (если можно сопоставлять нечто маленькое с чем-то очень большим) как бы одной природы с громом и молнией». И это было едва ли не первым в истории науки опубликованным высказыванием об электрической природе молнии. Начиная примерно с середины XVIII века опыты с электричеством, получаемым от трения, стали любимыми развлечениями образованных людей. Изумительные и совершенно непонятные свойства электризуемых тел не только притягивать к себе пушинки и соломинки, но и светиться, рождать искры, сопровождаемые треском, который отдаленно напоминал гром, - все это приводило людей в подлинный восторг. Но как научиться добывать большие порции электричества? После Герике и Гауксби электрические машины, основанные на добывании чудесной силы путем трения, долгое время оставались слабосильными установками. Им еще предстояло пройти длинный путь развития, прежде чем они стали настоящими физическими приборами, пригодными для научной деятельности ученых. И исследователи электричества наверняка бы еще долгое время топтались на месте, если бы не одно слу- чайное изобретение. Речь идет о так называемой лейденской банке. Шел XVIII век. Соборный настоятель небольшого померанского городка, некто Эвальд Георг фон Клейст, потихоньку от прихожан занимался электрическими опытами. Не то чтобы он боялся преследований. Нет, слава богу, в XVIII столетии ученых уже не обвиняли в колдовстве и не жгли на кострах. И не потому, разумеется, что отцы церкви стали более мягкосердечны- ми. Время изменилось, изменилось и общественное мнение. Теперь многие представители монашеских орденов занимались наукой, да и пастыри божьи....Но вводить стадо господне во искушение не стоило. И потому пастор фон Клейст результатов своих исследований не публиковал и за эксперименты принимался лишь после ухода экономки, тщательно занавесив окна. Электрическая машина, отца настоятеля была чрезвычайно слабой. И искры, которые он извлекал из нее, никакого впечатления при свете не производили. Тут поневоле задумаешься: а нельзя ли накопить эту силу? Однажды, в счастливые часы занятий электрическими исследованиями, фон Клейст решил попробовать зарядить электричеством гвоздь. Ну а почему бы нет? Скорее всего, именно этот предмет попался ему под руку. Он вставил железный стержень в бутылочку из-под микстуры - отца настоятеля мучил кашель - и поднес к кондуктору машины. Несколько оборотов стеклянного шара, и электричество должно было родиться и перейти на гвоздь. Далее его следовало вынуть из бутылочки. Клейст взялся за головку гвоздя и тут же получил весьма ощутимый электрический удар. Но откуда? Его машина неспособна была давать и десятой доли таких зарядов. Он решил повторить опыт. Ах, эта немецкая дотошность! Отец настоятель записывал мельчайшие подробности каждого опыта. Еще и еще... Каждый раз накопившаяся сила исправно и довольно чувствительно щелкает настоятеля собора по пальцу. А что будет, если налить в склянку спирт или ртуть? Удары усиливаются! Некоторое время спустя, убедившись, что он, священник из города Каммина, открыл тщетно отыскиваемый способ накапливания электричества, Эвальд Георг фон Клейст описал результат своих опытов и послал письмо в Данциг тамошнему протодиакону. Отец протодиакон физикой не увлекался, но был хорошо знаком с бургомистром Даниелем Гралатом - организатором общества естествоиспытателей в Данциге. Общество жаждало деятельности, и потому новинка фон Клейста пришлась как нельзя более кстати. Бургомистр Гралат начал с того, что взял бутыль большего размера с большим гвоздем и научился заря- жать эту систему, используя в качестве обкладки вместо собственной руки фольгу. Это было тоже открытием. Потом он составил из бутылей с электричеством батарею и... бедные члены общества! Именно они первыми испытывали на себе результат увлечений своего председателя. ...Строго говоря, как ученый, Питер ван Мушенбрук не был звездой первой величины. Но в Лейденском университете были прекрасная физическая лаборатория, давние традиции и слава серьезного учебного заведения. Лучи этой славы привлекали учеников, которые давали доход профессору Мушенбруку. Тем более что герр профессор умел красно и значительно говорить, надувал щеки и тряс париком, рассказывая о своих несравненных опытах... Умение подать себя и в науке дело не последнее. Двести же с лишним лет назад находилось немало простаков, называвших ловкого интерпретатора не иначе, как «великий Мушенбрук». Однажды некий Кунеус, сын богатого лейденского горожанина, желавший поразвлечься, решил наполнить электрической материей банку с водой. По воззрениям того времени - мысль вовсе не такая уж и абсурдная. Вода - жидкость, и электрическая материя обладает свойствами жидкости. Кунеус налил в банку воду, взял в руку и опустил туда металлический стержень, соединенный с кондуктором электрической машины, затем стал крутить ручку. Некоторое время спустя он решил стержень вынуть... Кунеус рассказывал позже, что, коснувшись стержня, испытал ни с чем не сравнимое потрясение. Отдадим должное профессору Мушенбруку, который тут же решил проверить открытие ученика на себе. Сильный электрический удар поверг его в большое изумление. "Испытать его еще раз я не согласился бы даже ради французской короны", - именно так заявил он, рассказывая об эффекте. Одним из первых о лейденском эксперименте узнал аббат Нолле. Именно о лейденском, а не об изобретении зарядной банки в стране «грубых тевтонцев». Нолле не только усовершенствовал лейденскую банку, он составил из нескольких целую батарею и получил сильные, стреляющие искры. В Версале в присутствии короля и придворных Нолле выстраивает 180 мушкетеров кольцом. Велит им взяться за руки, а крайним предлагает прикоснуться к электродам лейденской банки, заряженной от электрической машины. «Было очень курьезно видеть„- пишет очевидец,- разнообразие жестов и слышать вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар». А король веселился... Еще больший интерес появился в его глазах, когда почтенный аббат поставил рядом с невинной банкой клетку с беззаботно порхающим воробьем. Вот подсоединены контакты. Банка заряжена. Наступил момент, когда птичка слишком близко приблизилась к предательским контактам. Проскочила голубая искра, раздался треск, и несчастная пичуга упала на пол клетки бездыханной. - Бpaвo! - сказал Людовик XV и поднялся с кресла. - Браво! - повторили придворные, спеша уйти вместе с королем от этого ученого служителя бога, только что продемонстрировавшего им, что электричество может не только развлекать... Благодаря популяризаторской деятельности Нолле опыты со столь простым и доступным прибором, как лейденская банка, получили широкое распространение. Их повторяли в аристократических салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальцев наэлектризованного добровольца, поджигали спирт и порох, убивали мышей и цыплят. В одном из парижских монастырей 700 благочестивых братьев во Христе, взявшись за руки, образовали живую цепь. И все, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние монахи разрядили через себя батарею невзрачных банок, наполненных таинственной электрической жидкостью. Опыты повторяли в Англии и Италии, в России и Германии. В газетах писали о чудесных исцелениях паралича благодаря электрическим ударам...

Подробнее об электрическом заряде

Лейденская банка-это конденсатор

Современным экспериментаторам повезло. У нас есть доступ к материалам, которые ранние электрики не могли себе представить. В наших семьях есть всевозможные интересные пластмассы, металлы и артефакты, полезные для экспериментов с высоким напряжением. Несколько порошкообразных смесителей для напитков - равное количество алюминиевых канистр соды - алюминиевая лента для воздуховодов - плоский, неокрашенный и без запаха воск или парафин; фунт запечатает 6 из этих банок-16 калибровочных электрических проводов; около 6 дюймов на большие резиновые ленты - полиэтиленовая коробка для хранения, достаточно большая, чтобы держать массив.

8 Б против Лейденской банки

Физика 45. Статическое электричество - Академия занимательных наук

Субтитры

Здравствуйте. В этом выпуске канала TranslatorsCafe.com мы поговорим об электрическом заряде. Мы рассмотрим примеры статического электричества и историю его изучения. Мы поговорим о том, как образуется молния. Мы также обсудим использование статического электричества в технике и медицине и завершим наш рассказ описанием принципов измерения электрического заряда и напряжения и приборов, которые для этого используются. Как ни удивительно, но мы сталкиваемся со статическим электричеством ежедневно - когда гладим любимую кошку, расчесываем волосы или натягиваем свитер из синтетики. Так мы сами поневоле становимся генераторами статического электричества. Мы буквально купаемся в нём, ведь мы живем в сильном электростатическом поле Земли. Это поле возникает из-за того, что её окружает ионосфера, верхний слой атмосферы, слой, который является проводящим. Ионосфера образовалась под действием космического излучения, главным образом Солнца, и имеет свой заряд. Занимаясь обыденными делами вроде разогрева пищи, мы совершенно не задумываемся о том, что пользуемся статическим электричеством, повернув кран подачи газа на горелке с автоподжигом или поднеся к ней электрозажигалку. Электрический заряд - это скалярная величина, определяющая способность тела быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в системе СИ - кулон (Кл). 1 кулон представляет собой электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. 1 кулон эквивалентен приблизительно 6,242×10^18 e (e - заряд протона). Заряд электрона составляет 1,6021892(46) 10^–19 Кл. Такой заряд называется элементарным электрическим зарядом, то есть, минимальным зарядом, которым обладают заряженные элементарные частицы. Мы с детства инстинктивно боимся грома, хотя сам по себе он абсолютно безопасен - это просто акустическое следствие грозного удара молнии, которая вызвана атмосферным статическим электричеством. Моряки времён парусного флота впадали в священный трепет, наблюдая огоньки святого Эльма на своих мачтах, которые тоже являются проявлением атмосферного статического электричества. Люди наделяли верховных богов древних религий неотъемлемым атрибутом в виде молний, будь то греческий Зевс, римский Юпитер, скандинавский Тор или Перун русичей. С тех пор, как люди впервые начали интересоваться электричеством, прошли века, и мы даже порой не подозреваем, что учёные, сделав из изучения статического электричества глубокомысленные выводы, спасают нас от ужасов пожаров и взрывов. Мы укротили электростатику, нацелив в небо пики громоотводов и снабдив бензовозы заземляющими устройствами, позволяющими электростатическим зарядам безопасно уходить в землю. И, тем не менее, статическое электричество продолжает хулиганить, создавая помехи приёму радиосигналов - ведь на Земле одновременно бушует до 2000 гроз, которые ежесекундно генерируют до 50 разрядов молний. Исследованием статического электричества люди занимались с незапамятных времён. Даже термину «электрон» мы обязаны древним грекам, хотя они подразумевали под этим несколько иное - так они называли янтарь, который прекрасно электризовался при трении. К сожалению, наука о статическом электричестве не обошлась без жертв - российский учёный немецкого происхождения Георг Вильгельм Рихман во время проведения эксперимента был убит разрядом молнии, которая является наиболее грозным проявлением атмосферного статического электричества. В первом приближении, механизм образования зарядов грозового облака во многом сходен с механизмом электризации расчёски - в нём точно так же происходит электризация трением. Льдинки, образуясь из мелких капелек воды, охлаждённой из-за переноса восходящими потоками воздуха в верхнюю, более холодную, часть облака, сталкиваются между собой. Более крупные льдинки заряжаются при этом отрицательно, а меньшие - положительно. Из-за разницы в весе происходит перераспределение льдинок в облаке: крупные, более тяжёлые, опускаются в нижнюю часть облака, а более лёгкие льдинки меньшего размера собираются в верхней части грозового облака. Хотя всё облако в целом остаётся нейтральным, нижняя часть облака получает отрицательный заряд, а верхняя - положительный. Подобно наэлектризованной расческе, притягивающей воздушный шарик из-за индуцирования на его ближней к расческе стороне противоположного заряда, грозовое облако индуцирует на поверхности Земли положительный заряд. По мере развития грозового облака, заряды увеличиваются, при этом растёт напряжённость поля между ними, и, когда напряжённость поля превысит критическое значение для данных погодных условий, происходит электрический пробой воздуха - разряд молнии. Человечество обязано Бенджамину Франклину за изобретение громоотвода (точнее было бы назвать его молниеотводом), навсегда избавившего население Земли от пожаров, вызываемых попаданием молний в здания. Кстати, Франклин не стал патентовать своё изобретение, сделав его доступным для всего человечества. Не всегда молнии несли только разрушения - уральские рудознатцы определяли расположение железных и медных руд именно по частоте ударов молний в определённые точки местности. В числе учёных, посвятивших своё время исследованию явлений электростатики, необходимо упомянуть англичанина Майкла Фарадея, впоследствии одного из основателей электродинамики, и голландца Питера ван Мушенбрука, изобретателя прототипа электрического конденсатора - знаменитой лейденской банки. Наблюдая за гонками DTM, IndyCar или Formula 1, мы даже не подозреваем, что механики зазывают пилотов для смены резины на дождевую, опираясь на данные метеорологических РЛС. А эти данные, в свою очередь, основаны именно на электрических характеристиках подступающих грозовых облаков. Электростатическое электричество - наш друг и враг одновременно: его недолюбливают радиоинженеры, натягивая заземляющие браслеты при ремонте сгоревших плат в результате удара поблизости молнии. При этом, как правило, из строя выходят входные каскады оборудования. При неисправном заземляющем оборудовании оно может стать причиной тяжёлых техногенных катастроф с трагическими последствиями - пожаров и взрывов целых заводов. Тем не менее, статическое электричество приходит на помощь людям с острой сердечной недостаточностью, вызванной хаотическими судорожными сокращениями сердца больного. Его нормальная работа восстанавливается пропусканием небольшого электростатического разряда при помощи прибора, называемого дефибриллятором. Такие приборы можно увидеть в местах, где бывает много людей. Сцена возвращения пациента с того света с помощью дефибриллятора является своего рода классикой для кино определённого жанра. При этом следует отметить, что в кино традиционно показывают монитор с отсутствующим сигналом сердцебиения и зловещей прямой линией, хотя на самом деле применение дефибриллятора, как правило, не помогает, если сердце пациента полностью остановилось. Нелишне будет вспомнить о необходимости металлизации самолетов для защиты от статического электричества, то есть, соединения всех металлических частей самолета, включая двигатель, в одну электрически целостную конструкцию. На законцовках всего оперения самолета устанавливают статические разрядники для стекания статического электричества, накапливающегося во время полета вследствие трения воздуха о корпус самолета. Эти меры необходимы для защиты от помех, возникающих при разряде статического электричества, и обеспечения надежной работы бортового электронного оборудования. И самое главное, учёные пришли к выводу, что статическому электричеству, точнее его разрядам в виде молний, мы, вероятно, обязаны появлению жизни на Земле. В ходе экспериментов в середине прошлого века, с пропусканием электрических разрядов через смесь газов, близкую по составу газов к первичному составу атмосферы Земли, была получена одна из аминокислот, которая является «кирпичиком» нашей жизни. Для укрощения электростатики очень важно знать разность потенциалов или электрическое напряжение, для измерения которого придуманы приборы, называемые вольтметрами. Ввел понятие электрического напряжения итальянский учёный 19-го века Алессандро Вольта, по имени которого и названа эта единица. В своё время для измерения электростатического напряжения использовались гальванометры, названные по имени соотечественника Вольта Луиджи Гальвани. К сожалению, эти приборы электродинамического типа, вносили искажения в измерения. К систематическому изучению природы электростатики учёные приступили со времён работ французского учёного 18-го века Шарля Огюстена де Кулона. В частности, он ввёл понятие электрического заряда и открыл закон взаимодействия зарядов. По его имени названа единица измерения количества электричества - кулон. Правда, ради исторической справедливости, надо заметить, что годами ранее этим занимался английский учёный лорд Генри Кавендиш; к сожалению, он писал в стол и его работы были опубликованы наследниками лишь спустя 100 лет. Работы предшественников, посвященные законам электрических взаимодействий, дали возможность физикам Джорджу Грину, Карлу Фридриху Гауссу и Симеону Дени Пуассону создать изящную в математическом отношении теорию, которой мы пользуемся до сих пор. Главным принципом в электростатике является постулат об электроне - элементарной частице, входящей в состав любого атома и легко отделяющегося от него под воздействием внешних сил. Помимо этого, действуют постулаты об отталкивании одноимённых зарядов и притягивании разноимённых. Первым измерительным прибором явился простейший электроскоп, изобретённый Кулоном - два листочка электропроводной фольги, помещённые в стеклянную ёмкость. С тех пор измерительные приборы значительно эволюционировали - и теперь они могут измерять разницу в единицы нанокулон. С помощью особо точных физических приборов, российский учёный Абрам Иоффе и американский физик Роберт Эндрюс Милликен независимо друг от друга и почти в одно и то же время сумели измерить электрический заряд электрона. Ныне, с развитием цифровых технологий, появились сверхчувствительные и высокоточные приборы с уникальными характеристиками, которые из-за высокого входного сопротивления почти не вносят искажений в измерения. Помимо измерения напряжения, такие приборы позволяют измерять и другие важные характеристики электрический цепей, таких, как омическое сопротивление и протекающий ток в широком диапазоне измерений. Самые продвинутые приборы, называемые из-за их многофункциональности мультиметрами, или, на профессиональном жаргоне, тестерами, позволяют измерять также и частоту переменного тока, емкость конденсаторов и осуществлять проверку транзисторов и даже измерять температуру. Как правило, современные приборы имеют встроенную защиту, не позволяющую вывести прибор из строя при неправильном применении. Они компактны, просты в обращении и безопасны в работе - каждый из них проходит через ряд испытаний на точность, проверяется в тяжёлых режимах работы и заслужено получает сертификат безопасности. Спасибо за внимание! Если вам понравилась это видео, пожалуйста, не забудьте подписаться на наш канал!

После лейденской банки

Все должно быть чистым, сухим и без этикетки. Исключением являются содовые банки. Логотипы безалкогольных напитков и другая графика обычно применяются как рукава по бокам банки. Верх и низ банки - голый металл. Они требуют только быстрой очистки с помощью растворителя, такого как ацетон или ксилол, чтобы получить их чистыми и готовыми к электрическому подключению.

Конструкция лейденской банки

Канистры с напитками изготовлены из полипропилена. Они измеряют 5 дюймов в высоту и 625 дюймов в диаметре. Это прямые боковые цилиндры. Пластик довольно тонкий и достаточно прочный. Существует несколько марок алюминиевой ленты. Вы можете найти алюминиевую ленту шириной 3 дюйма, но 2 дюйма дает вам большую гибкость в том, сколько поверхности вы покрываете. Провод 16 калибра рассчитан на 600 вольт. Все длины, которые вы будете использовать, будут довольно короткими, поэтому все эти нечетные фрагменты, которые вы будете спасать, будут полезны.

Устройство

По энциклопедии Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона, «этот конденсатор имеет форму банки, то есть цилиндра с более или менее широким горлом или же просто цилиндра, обыкновенно стеклянного. Банка оклеена внутри и снаружи листовым оловом (наружная и внутренняя обкладки) примерно до 2/3 её высоты и прикрыта деревянной крышкой. Банка может не иметь внутренней обкладки, но тогда в ней должна быть жидкость, например вода; банка может не иметь и внешней обкладки, но в таком случае при заряжении надо её обхватить ладонями рук; такова и была банка в первоначальном виде, когда её устроил (1745) голландский физик Мушенбрук и когда впервые испытал удар от разряда банки лейденский гражданин Кюнеус». Сквозь крышку в банку был воткнут металлический стержень. Лейденская банка позволяла накапливать и хранить сравнительно большие заряды, порядка микрокулона электрофорной машины , в электротехнике она вытеснена куда более удобными и ёмкими высоковольтными конденсаторами закрытого типа.

Получите по меньшей мере 16 калибров, не менее 600 вольт. Воск используется для изоляции верхней части содовой банки после сборки банки. Обязательно используйте простой восковой воск или парафин. Воск - хороший изолятор, но красители и ароматические масла не могут хорошо смешиваться с электричеством высокого напряжения.

Резиновые ленты помогают объединить кластеры сосудов. Важно, чтобы наружные покрытия из фольги из банок хорошо контактировали друг с другом. Вольта изобрел аккумулятор, а вместе с ним и первый стабильный источник динамического электрического тока. Это изобретение было эпохальным, поскольку паровой двигатель или телескоп были ранее. Это был также первый портативный источник энергии в истории человечества.