Лейденскую банку: Лейденская банка • 31415.ru

Содержание

Изобретение лейденской банки — новая страница в летописи электричества

После того, как было установлено разделение тел на проводники и непроводники, а опыты с электростатическими машинами получили широчайшее распространение, совершенно естественной была попытка «накопить» электрические заряды в каком-то стеклянном сосуде, который мог их сохранить. Среди многих физиков, занявшихся подобными экспериментами, наибольшую известность получил голландский профессор из г. Лейдена Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692—1761 гг.).

Зная, что стекло не проводит электричества, он (в 1745 г.) взял стеклянную банку (колбу), наполненную водой, опустил в нее медную проволоку, висевшую на кондукторе электрической машины, и, взяв банку в правую руку, попросил своего помощника вращать шар машины. При этом он правильно предположил, что заряды, поступавшие с кондуктора, будут накапливаться в стеклянной банке.

После того, как по его мнению, в банке накопилось достаточное количество зарядов, он решил левой рукой отсоединить медную проволоку. При этом он ощутил сильный удар, ему показалось, что «пришел конец». В письме Реомюру в Париж (в 1746 г.) он писал, что этот «новый и страшный опыт советую самим никак не повторять» и что «даже ради короны Франции он не согласится подвергнуться столь ужасному сотрясению».

Так была изобретена лейденская банка (по имени г. Лейдена), а вскоре и первый простейший конденсатор, одно из распространеннейших электротехнических устройств.

Опыт Мусхенбрука произвел подлинную сенсацию не только среди физиков, но и многих любителей, интересовавшихся электрическими опытами.

Независимо от Мусхенбрука в том же 1745 г. к созданию лейденской банки пришел и немецкий ученый Э.Г. Клейст. Опыты с лейденской банкой стали производить физики разных стран, а в 1746—1747 гг. первые теории лейденской банки разработали знаменитый американский ученый Б. Франклин и хранитель физического кабинета англичанин В. Уатсон. Небезынтересна отметить, что Уатсон стремился определить скорость распространения электричества, «заставив» его «пробежать» 12 000 футов.  

Одним из важнейших последствий изобретения лейденской банки явилось установление влияния электрических разрядов на организм человека, что привело к зарождению электромедицины это было первое сравнительно широкое практическое применена электричества, сыгравшее большую роль в углублении изучении электрических явлений.

Опыт Мусхенбрука был повторен в присутствии французского короля аббатом Нолле. Он образовал цепь из 180 гвардейцев взявшихся за руки, причем первый держал банку в руке, а последний прикасался к проволоке, извлекая искру. «Удар почувствовался всеми в один момент; было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик десятков людей». От этой цепи солдат и произошел термин «электрическая цепь».

Постепенно конструкция лейденской банки совершенствовалась: воду заменили дробью, а затем наружная поверхность покрывалась тонкими свинцовыми пластинами; позднее внутреннюю и наружную поверхности стали покрывать оловянной фольгой, и банка приобрела современный вид.

При проведении исследований с банкой было установлено (в 1746 г. англичанином Б. Вильсоном), что количество электричества, собираемое в банке, пропорционально размеру обкладок и обратно пропорционально толщине изоляционного стоя. В 70-х гг. XVIII в. металлические пластины стали разделять не стеклом, а воздушным промежутком — так, появился простейший конденсатор.

Веселовский О. Н. Шнейберг А. Я "Очерки по истории электротехники"

"Электронная электротехническая библиотека" http://www.electrolibrary.info

Лейденская банка — Техножук

Для изготовления лейденских банок могут быть взяты любые стеклянные банки из-под консервированных фруктов, широкогорлые бутылки или просто чайные стаканы. Емкость конденсатора — лейденской банки зависит от ее объема. По­этому для того, чтобы накопить больше электричества, надо делать больше и лейденскую банку. Самыми подходящими для этого будут стеклянные банки из-под консервов емкостью в 0,5 или 1 литр. Нам нужно взять четыре одинаковых банки.
Все банки на 3/4 их высоты необходимо оклеить станиолем— оловянной фольгой, употребляемой для обертки чая, шоко­лада и других продуктов. Также оклеиваются банки и изнутри. Необходимо заклеить станиолем с обеих сторон дно банки. При этом надо следить, чтобы на станиоле не получалось складок и разрывов. Если же где-нибудь будут небольшие дырочки, их заклеивают кружочками станиоля. Приклеивать станиоль можно конторским клеем. Можно обойтись и без внутренней обклейки банки, а просто насыпать немного в банку мелко настриженной фольги и спустить в нее прием­ник из проволоки.

Приемник для лейденской банки можно изготовить различ­ными способами. Приемник — это металлический стержень с шариком или петлей на конце, служащий для соединения внутренней обкладки банки с кондуктором электрической машины. Укрепить его в банке можно путем широкого кольца, сделанного на противоположном конце стержня. Кольцо это должно плотно входить в банку до самого дна. Можно также свить спираль по внутреннему диаметру банки. Если для банки будет использована бутылка с широким горлом, то стержень укрепляется в пробке, которой закрывается бу­тылка. Стержень должен доходить до дна банки и плотно прижиматься к станиолю. Чтобы не поцарапать и не про­рвать внутреннюю обкладку банки, на конце стержня также надо сделать маленькое колечко, могущее пройти через горло бутылки. Если горло бутылки не позволит вам оклеить ее внутренность, то внутреннюю обкладку банки заменит налитая в нее вода с небольшим добавлением соли. Уровень воды должен соответствовать уровню внешней обкладки. Можно в бутылку насыпать дроби до такого же уровня.

Для изготовления лейденских банок могут быть взяты любые стеклянные банки из-под консервированных фруктов, широкогорлые бутылки или просто чайные стаканы. Емкость конденсатора — лейденской банки зависит от ее объема. По­этому для того, чтобы накопить больше электричества, надо делать больше и лейденскую банку. Самыми подходящими для этого будут стеклянные банки из-под консервов емкостью в 0,5 или 1 литр. Нам нужно взять четыре одинаковых банки.
Все банки на 3/4 их высоты необходимо оклеить станиолем— оловянной фольгой, употребляемой для обертки чая, шоко­лада и других продуктов. Также оклеиваются банки и изнутри. Необходимо заклеить станиолем с обеих сторон дно банки. При этом надо следить, чтобы на станиоле не получалось складок и разрывов. Если же где-нибудь будут небольшие дырочки, их заклеивают кружочками станиоля. Приклеивать станиоль можно конторским клеем. Можно обойтись и без внутренней обклейки банки, а просто насыпать немного в банку мелко настриженной фольги и спустить в нее прием­ник из проволоки.

Приемник для лейденской банки можно изготовить различ­ными способами. Приемник — это металлический стержень с шариком или петлей на конце, служащий для соединения внутренней обкладки банки с кондуктором электрической машины. Укрепить его в банке можно путем широкого кольца, сделанного на противоположном конце стержня. Кольцо это должно плотно входить в банку до самого дна. Можно также свить спираль по внутреннему диаметру банки. Если для банки будет использована бутылка с широким горлом, то стержень укрепляется в пробке, которой закрывается бу­тылка. Стержень должен доходить до дна банки и плотно прижиматься к станиолю. Чтобы не поцарапать и не про­рвать внутреннюю обкладку банки, на конце стержня также надо сделать маленькое колечко, могущее пройти через горло бутылки. Если горло бутылки не позволит вам оклеить ее внутренность, то внутреннюю обкладку банки заменит налитая в нее вода с небольшим добавлением соли. Уровень воды должен соответствовать уровню внешней обкладки. Можно в бутылку насыпать дроби до такого же уровня.
Батарея из лейденских банок изготовляется просто. Все приемники банок соединяются между собой голым медным проводом, а банки устанавливаются на доску, оклеенную ста­ниолем. Такая батарея будет накапливать электричества в четыре раза больше, чем одна банка. Изготовление лейденских банок и батареи из них показано на рис. 5 а и б.

 

Рис. 5. Лейденские банки и их соединение в батареи.
а—лейденские банки, б— батарея из лейденских банок, в—разрядник.

Лейденская банка или как сделать простой конденсатор


Здравствуйте. Хотелось бы показать, как делается лейденская банка или самый простой конденсатор.
Но для начала немного информации для тех, кто не знает, что это такое ну а те, кто в курсе может и пропустить или почитать, дабы освежить память.
Лейденская банка — первый электрический конденсатор, изобретённый голландским учёным Питером Ван Мушенбруком и его учеником Кюнеусом в 1745 в Лейдене. Параллельно и независимо от них сходный аппарат под названием «медицинская банка» изобрёл немецкий учёный Эвальд Юрген фон Клейст.
Этот старинный прибор, может накапливать статическое электричество, чем меня и привлек.

Состоит он из емкости (банки) обернутой фольгой с внешней стороны и внутренней обклеенной собственно той же фольгой на две трети высоты, они и будут обкладками нашего конденсатора, а емкость (кстати, не должен пропускать электричество) будет диэлектриком между ними.

Из инструментов мне понадобились:
1) Ножницы.
2) Шило.
3) Плоскогубцы.
4) Паяльник.
Из материалов:
1)Емкость.
2)Фольга.
3)Кусочек медного провода.
4)Скотч.
5)Шарик от подшипника.

И так. За основу я взял емкость от закончившейся холодной сварки. Поначалу хотел из стеклянной баночки, но они все были толстостенные и большие.

Отрезал кусочек фольги для донышка, (чтобы увеличить полезную площадь и благодаря этому повысить производительность).

Следом я обернул фольгой снаружи стенку своей емкости, старался, чтобы фольга как можно плотнее прилегала к ней, ведь это тоже влияет на то, сколько она заряда будет накапливать.

Кстати в первой лейденской банке эту фольгу успешно заменила рука ученого Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692—1761 гг.), обхватывавшего сосуд и понявшего, что лучше не стоило трогать провод, который был соединен к электростатической машине зарядившей лейденскую банку.
Поискав в закромах, нашел шарик от подшипника, жаль, конечно, что не нашлось большего диаметра, но он тоже неплохо собирает статическое электричество.

Решил закрепить посредством пайки. Для начала зачистил место пайки наждачной бумагой.

Затем полудил канифолью и спаял медную проволоку с шариком.

Дальше просто проткнул шилом крышку емкости и засунул туда провод с шариком.

На нижней фотографии видно цепочку, которую я ставил для контакта с внутренней обкладкой, но впоследствии отказавшись от фольги (ввиду отсутствия клея или фольгоскотча), которая внутри и заменив фольгу водой, она была демонтирована.

А вот и он в укомплектованном виде.

Электростатической машины чтобы проверить, у меня пока нет.
Пришлось заряжать его при помощи телевизора (зомбоящика). Поелозив два-три раза по экрану шариком, насобирал достаточное количество электрических зарядов для разряда искры.

А бьет, я вам скажу не хило, сильнее, чем пьезоэлемент зажигалки.
Не хотел я, конечно же, повторять опыт Питера Ван Мушенбрука но пришлось ввиду своей неаккуратности и легко отвлекаемости.

Тем, кто захочет сделать лейденскую банку собственными руками и не знает, как это сделать могу сказать следующее:

Сосуд может быть и стеклянный. Для маленькой лейденской банки лучше, если стенки будут тоньше.

Вместо фольги удобнее использовать фольгоскотч и следите за тем, чтобы пузырьки воздуха не оставались между скотчем и сосудом.

Если Вы решите внутреннюю сторону банки обклеить фольгоскотчем, то необходимо проследить за тем, чтобы проволока с шариком касались с внутренней обкладкой (можно запаять многожильный провод и сделать как бы кисточку или сделать типа пружинки из одножильного провода, в общем, вариантов масса). А если с водой, то провод обязательно должен касаться воды.

Шарик можно из любого материала даже диэлектрик только его нужно будет тоже покрыть фольгой (и чтобы фольга касалась провода), если захотите по быстрей можете просто скатать шарик из фольги.

Зарядить его можно даже расческой, ручкой и т.д. только это малоэффективно лучше если нет электрофорной машины, зарядить от экрана телевизора (подходят только те которые с электронно-лучевой трубкой).

И напоследок хотелось бы напомнить о технике собственно безопасности ведь это главное. Не повторяйте мою ошибку будьте бдительны. Конечно, от накопленного заряда небольшой лейденской банки Вы не умрете (зависит от многих факторов в том числе и от состояния Вашего здоровья ), а вот если сделаете его большим и или подключите к электрофорной машине, то вполне возможно. Именно благодаря лейденским банкам электрофорная машина развивает свою мощь и испускает такие длинные устрашающие (некоторых) искры, так как в банках накапливается собранный электрический заряд...

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Принцип действия. Загадка лейденской банки

Со школы все слышали про чудесную электрическую вещь с названием «лейденская банка». Однако, пообщавшись с некоторыми моими друзьями, далекими от техники, я с удивлением обнаружил, что лейденская банка в их понимании — некий чудесный артефакт, уступающий разве что только «неразгаданным изобретениям Теслы». К сожалению, лейденская банка — это всего лишь примитивный конденсатор, причем примитивный он так же по конструкции…

Конденсатор — вещь несложная, состоит из двух проводящих пластин с диэлектриком между ними. Емкость конденсатора зависит от площади этих пластин, от расстояния между ними (чем они ближе, тем емкость больше) и от диэлектрической проницаемости диэлектрика (то есть от материала между пластинами).

Вообще странно, что лейденскую банку не изобрели раньше, чем в 1745 году. Ее изобретатель делал эксперименты с электричеством, налив в банку воду и воткнув в нее штырь, который заряжался статически. Держась за штырь, он положил руку на стенку банки. Внутренним электродом конденсатора выступила жидкость в банке, а внешним — ладонь, приложенная к стеклу. Получилась замкнутая цепь через изобретателя — и он это сразу почувствовал (такое сложно не почувствовать). Я подозреваю, что лейденскую банку открывали до этого много раз, но всем казалось, что их долбануло через контакты — только один человек обратил внимание, что стекло это диэлектрик.

Однако, дальше начинаются заблуждения.
Если быстро выяснилось, что для функционирования лейденской банки достаточно два слоя фольги с обоих сторон стекла, то с емкостью было не все так ясно. Считалось, что электрическая емкость банки зависит не от площади поверхности ее стенок, а от объема. И поэтому почти до начала 20-го века строили лейденские банки многолитрового размера и для увеличения емкости соединяли их в батареи.

Уже только это является широким полем деятельности для попаданца.
Ведь достаточно сделать плоские конденсаторы, сложив в стопку листы фольги и слюды и соединив фольгу через одну. Емкость будет много больше, чем в классической лейденской банке, а вес и объем — куда как меньше. Можно брать патент, очень выгодный для 18 века.

Конденсатор хорош тем, что построить его можно в любом обществе, знающем металлы. Ведь металл можно взять любой — та же медь более чем годится. Да и диэлектрик тоже можно взять любой — от вощеной бумаги до воздуха. Хотя тут придется повозиться — чтобы диэлектрик был годен при любой влажности, не деградировал со временем и не плавился от жары. Слюда — один из лучших вариантов, диэлектрическая проницаемость у нее 7.5 (у кварца — 4, у — 4.5, у — 4.7). Конечно, есть варианты с керамикой, где диэлектрическая проницаемость колеблется от 10 до 20, но это специальная керамика, типа , что недешево.
Стоит только помнить, что от качества диэлектрика зависит напряжения, которое конденсатор выдерживает до пробоя. Классическая лейденская банка хороша тем, что в ней диэлектрик — стекло, что позволяет строить очень высоковольтные банки, хоть даже и небольшой емкости.

Конденсатор очень интересно себя ведет, если к нему подключить не постоянный ток, а переменный. Постоянный ток не проходит через конденсатор, ведь изолятор между обкладками — это разрыв цепи. Но если приложить ток переменный, то он начинает попеременно заряжать обкладки и конденсатор становится проводником — точнее резистором. Он приобретает так называемое реактивное сопротивление. И сопротивление это зависит от емкости конденсатора и от частоты тока. Конденсаторы малой емкости лучше проводят высокочастотный переменный ток и наоборот.

Зачем нужен конденсатор в древности? Вопросы радио оставим для других статей. А конденсатор очень пригодится в ритуальных целях. Воспоминание о первом ударе током останется у неофита до гробовой доски. А у попаданца наверняка выработается привычка заземлять алтарь перед работой с ним…

ЛЕЙДЕНСКАЯ БАНКА , конденсатор цилиндрической формы постоянной емкости; состоит из цилиндрического стеклянного сосуда (банки), внутренняя и наружная поверхности которого покрыты фольгой (обкладки конденсатора), не доходящей до отверстия банки приблизительно на 1/4 высоты (фиг. 1). Металлический стержень, проходящий через горло банки, соприкасается с внутренней обкладкой банки при посредстве гибкой проволоки или цепочки. Шарик, которым заканчивается стержень, является одним из полюсов конденсатора; наружная обкладка - другой его полюс. Емкость лейденской банки может быть приближенно вычислена по общей формуле технических конденсаторов:

где ε - диэлектрическая постоянная стекла, S - средняя величина (в см 2) поверхностей обкладок, d - средняя толщина (в см) стенки, или, лучше, по специальной формуле (для цилиндрических конденсаторов):

где I - длина лейденской банки, а r - внутренний радиус ее; предполагается, что l > r > d. Емкость лейденской банки незначительна - не больше 15000 см. Для получения больших емкостей лейденские банки соединяются в батареи. Лейденской банки в состоянии выдержать значительную разность потенциалов на своих обкладках - порядка нескольких десятков тысяч вольт (V). Недостаток лейденской банки: незначительная емкость, при сравнительно больших размерах занимаемого места, и хрупкость.

Лейденская банка была изобретена в 1745 году в г. Лейдене (отсюда ее название). Долгое время она была очень распространенной формой конденсаторов. В настоящее время на промышленных установках лейденские банки в своем первоначальном виде употребляется сравнительно редко. Промышленной формой лейденских банок являются лейденские банки фирмы Шотт, выработавшей специальное стекло (минос ) с минимальными потерями и конденсатор Мосцицкого (фиг. 2). Последний изготовляется в виде длинных банок небольшого диаметра из специальных сортов стекла с малыми диэлектрическими потерями. Обкладки - серебряные, гальванически покрытые слоем меди для лучшего прилегания обкладок к стеклу. В отверстии банки укреплен фарфоровый изолятор, сквозь который проходит стержень, соприкасающийся с внутренней обкладкой. Конденсатор устанавливается в защитном металлическом сосуде, причем пространство между наружной обкладкой конденсатора, и стенкой защитного сосуда заполняется охлаждающей жидкостью.

Английский химик, физик и историк науки Джозеф Пристли назвал лейденский опыт самым замечательным открытием в области электричества. Этот опыт, которым увенчалось изобретение первого конденсатора, был научной сенсацией XVIII века: всех восхищала длинная голубоватая искра и изумляло «электрическое потрясение» при разряде лейденской банки через тело экспериментатора; знатоки ценили способность лейденской банки накапливать большой заряд и долго хранить его.

В музее-усадьбе «Архангельское» под Москвой хранится картина художника Шарля-Амедея Ван Лоо «Электрический опыт» (1777 г.). В чем же, собственно, состоит опыт, столь достоверно изображенный художником?

До изобретения «вольтова столба» (1799 г.) лабораторными источниками электричества служили только машины, основанные на электризации трением. Такая машина и изображена на картине — стеклянный шар, который при вращении трется о подушечку и вырабатывает заряд (раньше шар терся просто о руки ассистента). Девушка, изображенная в центре картины, стоит на изолирующей подставке. Стержень, который девушка держит в левой руке, почти касается вращающегося шара. Видны искры между шаром и стержнем. Тело человека — в общем, неплохой проводник, поэтому другой стержень, который девушка держит в правой руке, также оказывается заряженным.

Главный участник опыта — бедняга-негритенок. В правой руке он держит сосуд с водой, куда погружен только что упомянутый стержень. Сосуд — это и есть лейденская банка в ее первоначальном варианте (1745 г.). В лейденской банке, изображенной на картине, диэлектриком служит стекло, внутренним электродом — вода, а внешним — ладонь экспериментатора. На картине изображен момент зарядки конденсатора. Пройдет мгновенье, негритенок приблизит свободную руку к стержню, между стержнем и рукой проскочит искра — и конденсатор разрядится через негритенка, который испытает электрический удар.

Одно из первых исследований лейденской банки провел американский ученый, просветитель и политик Бенджамин Франклин, который установил, в частности, что в лейденской банке одновременно накапливаются заряды, равные по величине и противоположные по знаку.

Франклин задался вопросом, где же, собственно, «сидят» заряды в лейденской банке. Для получения ответа на этот вопрос Франклин проделал такой опыт. Он зарядил лейденскую банку, а затем вынул из нее стержень и вылил «наэлектризованную» воду в другой сосуд. Лейденский опыт с этим сосудом не получился, зато, налив новой воды в первую лейденскую банку, Франклин разрядил ее через свое тело и испытал электрический удар практически такой же силы, как если бы он не выливал «наэлектризованную» воду. Франклин сделал вывод, что заряды «сидят» в стекле, а не в воде, как он сперва предположил.

Этот опыт описывается многими историками науки, которые при этом явно или неявно подтверждают справедливость вывода Франклина. К сожалению, осталось почти незамеченным исследование Адденбрука (1922 г.), в котором показана ошибочность вывода Франклина.

Адденбрук сделал разборный конденсатор , состоящий из трех цилиндров: одного стеклянного и двух металлических, плотно прилегающих к стеклянному изнутри и снаружи соответственно. Исследователь зарядил такой конденсатор, затем аккуратно разобрал его и ввел в соприкосновение друг с другом металлические цилиндры. Если цилиндры были заряжены, то они, естественно, должны были при этом разрядиться. Адденбрук снова собрал конденсатор. Как и в опыте Франклина, конденсатор оказался заряженным практически также, как первоначально. Но Адденбрук не спешил подтвердить вывод Франклина. Он проделал подобный опыт с парафиновым цилиндром вместо стеклянного, и в этом случае получился результат, противоположный франклиновскому: восстановленный конденсатор был незаряженным, а заряды, как оказалось, «сидели» на металлических цилиндрах-обкладках (разумеется, до их соприкосновения).

Адденбрук сделал вывод, что «эффект Франклина» обусловлен водяной пленкой, которой в обычных условиях всегда покрыто стекло. Дело в том, что заряды в состоянии равновесия располагаются на поверхности проводника, роль которой как раз исполняет пленка воды. При удалении проводника (сливании воды, например) почти все заряды проводника остаются на этой пленке. Если тщательно просушить стекло и провести опыт в сухой атмосфере, то «эффект Франклина» не наблюдается.

Конечно, в опыте Франклина всегда имеет место «перетекание» ионов на стекло, но этот эффект незначителен. Несуществен в данном случае и электретный эффект. Следует заметить, что водяная пленка на ободке лейденского сосуда не препятствует его зарядке из-за малой подвижности ионов (разрядка конденсатора по пленке происходит гораздо медленнее, чем его зарядка).

Есть много школьных задач по физике , в которых речь идет о мысленных экспериментах с удалением и заменой диэлектриков конденсатора. При этом молчаливо подразумевается, что «эффект Франклина» отсутствует, т. е. заряжены только обкладки конденсатора. Как видим, в действительности дело обстоит сложнее.


Здравствуйте. Хотелось бы показать, как делается лейденская банка или самый простой конденсатор.
Но для начала немного информации для тех, кто не знает, что это такое ну а те, кто в курсе может и пропустить или почитать, дабы освежить память.
Лейденская банка - первый электрический конденсатор, изобретённый голландским учёным Питером Ван Мушенбруком и его учеником Кюнеусом в 1745 в Лейдене. Параллельно и независимо от них сходный аппарат под названием «медицинская банка» изобрёл немецкий учёный Эвальд Юрген фон Клейст.
Этот старинный прибор, может накапливать статическое электричество, чем меня и привлек.

Состоит он из емкости (банки) обернутой фольгой с внешней стороны и внутренней обклеенной собственно той же фольгой на две трети высоты, они и будут обкладками нашего конденсатора, а емкость (кстати, не должен пропускать электричество) будет диэлектриком между ними.

Из инструментов мне понадобились:
1) Ножницы.
2) Шило.
3) Плоскогубцы.
4) Паяльник.
Из материалов:
1)Емкость.
2)Фольга.
3)Кусочек медного провода.
4)Скотч.
5)Шарик от подшипника.

И так. За основу я взял емкость от закончившейся холодной сварки. Поначалу хотел из стеклянной баночки, но они все были толстостенные и большие.


Отрезал кусочек фольги для донышка, (чтобы увеличить полезную площадь и благодаря этому повысить производительность).


Следом я обернул фольгой снаружи стенку своей емкости, старался, чтобы фольга как можно плотнее прилегала к ней, ведь это тоже влияет на то, сколько она заряда будет накапливать.



Кстати в первой лейденской банке эту фольгу успешно заменила рука ученого Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692-1761 гг.), обхватывавшего сосуд и понявшего, что лучше не стоило трогать провод, который был соединен к электростатической машине зарядившей лейденскую банку.
Поискав в закромах, нашел шарик от подшипника, жаль, конечно, что не нашлось большего диаметра, но он тоже неплохо собирает статическое электричество.


Решил закрепить посредством пайки. Для начала зачистил место пайки наждачной бумагой.

Затем полудил канифолью и спаял медную проволоку с шариком.


На нижней фотографии видно цепочку, которую я ставил для контакта с внутренней обкладкой, но впоследствии отказавшись от фольги (ввиду отсутствия клея или фольгоскотча), которая внутри и заменив фольгу водой, она была демонтирована.


А вот и он в укомплектованном виде.


Электростатической машины чтобы проверить, у меня пока нет.
Пришлось заряжать его при помощи телевизора (зомбоящика). Поелозив два-три раза по экрану шариком, насобирал достаточное количество электрических зарядов для разряда искры.

А бьет, я вам скажу не хило, сильнее, чем пьезоэлемент зажигалки.
Не хотел я, конечно же, повторять опыт Питера Ван Мушенбрука но пришлось ввиду своей неаккуратности и легко отвлекаемости.

Тем, кто захочет сделать лейденскую банку собственными руками и не знает, как это сделать могу сказать следующее:

Сосуд может быть и стеклянный. Для маленькой лейденской банки лучше, если стенки будут тоньше.

Вместо фольги удобнее использовать фольгоскотч и следите за тем, чтобы пузырьки воздуха не оставались между скотчем и сосудом.

Если Вы решите внутреннюю сторону банки обклеить фольгоскотчем, то необходимо проследить за тем, чтобы проволока с шариком касались с внутренней обкладкой (можно запаять многожильный провод и сделать как бы кисточку или сделать типа пружинки из одножильного провода, в общем, вариантов масса). А если с водой, то провод обязательно должен касаться воды.

Шарик можно из любого материала даже диэлектрик только его нужно будет тоже покрыть фольгой (и чтобы фольга касалась провода), если захотите по быстрей можете просто скатать шарик из фольги.

Зарядить его можно даже расческой, ручкой и т.д. только это малоэффективно лучше если нет электрофорной машины, зарядить от экрана телевизора (подходят только те которые с электронно-лучевой трубкой).

И напоследок хотелось бы напомнить о технике собственно безопасности ведь это главное. Не повторяйте мою ошибку будьте бдительны. Конечно, от накопленного заряда небольшой лейденской банки Вы не умрете (зависит от многих факторов в том числе и от состояния Вашего здоровья), а вот если сделаете его большим и или подключите к электрофорной машине, то вполне возможно. Именно благодаря лейденским банкам электрофорная машина развивает свою мощь и испускает такие длинные устрашающие (некоторых) искры, так как в банках накапливается собранный электрический заряд. ..

Лейденская банка своими руками

Простейшую лейденскую банку можно сделать из бросовых материалов своими руками, а в качестве материала будут выступать алюминиевые банки из под напитков. На видео экспериментально показано, что мощности устройства достаточно для воспламенения горючей жидкости.

В данной публикации показан способ изготовления высоковольтного конденсатора из двух банок из под Колы. Одна баночка нужна на 330 миллилитров, вторая на 250. Также нужен скотч и канцелярский нож.

Берем банку с большим объемом и срезаем с нее горловину. Края выровняем нехитрым способом. Скотчем обмотаем вторую банку. Таким образом будет создана изоляция. Из верха первой баночки возьмем ушко для открывания и закрепим ее на ней же. Заново обмотаем все скотчем. Конденсатор для аккумулирования статического электричества готов. Зарядить его можно при помощи расчески и шерсти.

После зарядки самодельной лейденской банки можно разряжать и наблюдать эффекты, в том числе и воспламенение спирта. Опыты с данным устройством могут продемонстрировать пожароопасность статического электричества, поэтому могут быть полезны для наглядного представления физических его физических свойств.


обсуждение

Артем мингалеев
это вызывает у меня большое сомнение! Я конечно понимаю, можно сделать кучу таких банок, но гораздо компактнее будет такая же огромная емкость по современным технологиям размером с комнату! И то любой прибор даже минуты не проработает, напряжение на конденсаторе быстро упадет ниже нормы, и придется опять целые сутки заряжать этот конденсатор от статического электричества!

Дмитрий морозов
рулон скотча, и фольгу пищевую все склеить и внутрь. Коту на лапу провод подсоединить к аноду. Зарядка: кот на резиновом ковре на руках пакеты, активно растираем зверюгу об окончании заряда будет свидетельствовать не только равномерно торчащая шерсть, усы, главная индикация хвост (руками не сгибается). Будьте осторожны при отсоединении зарядного устройства! Очень высокое напряжение электрическое и психическое кошачье. В таком варианте это шокер.

3d-format
+дмитрий морозов а можно альтернативный высоковольтный генератор.: -) с пол ста таких банок, 2 обруча оргстекло для каркаса колеса, пара подшипников, собираем колесо из банок обручей стекла и подшипников, банки располагаем по диаметру колеса, внешний слой банок конденсаторов не изолируем, устанавливаем на крепление, садим в колесо белку или другую лохматую породу с большой скоростью бега, электро энергию с банок снимаем щётками через воздушный зазор 1мм с контактов банок конденсаторов. Альтернативный генератор готов к работе, высоковольтные импульсы проводами подаем на понижающий трансформатор.

Vadim ivanov
+михаил фельдман иначе не интересно. Открыл человек, в 30 с лишним лет например, лейденскую банку в банке из под колы и сразу почувствовал прилив сил и дикое желание изобрести ещё какое-нибудь хау-ноу. Так, глядишь, годам к шестидесяти, в школу походить захочется если вспомнит -за чем?.

Вселенский разум
в лейденской банке был электролит. А как конденсатор эта алюминиевая конструкция работать не будет площади мало. Я думаю это сделано специально дабы сбить искателей энергии с толку, так сказать дезинформация.

Михаил фельдман
+виталий ковалёв виталя, включи извилины: за последнюю сотню лет много миллиардов вложено в разработку батарей и аккумуляторов перепробованы миллионы вариантов. Причем этим занимаются специалисты. А тут полуграмотный мужик берет консервную банку и изготавливает из нее что-то дельное? Не верю.

artspirit9
+геннадий так называемое “статическое” электричество, и есть обычное электричество, особенностью которого в бытовых условиях, является высокое напряжение с низкой ёмкостью заряда, а следовательно микроскопическая сила тока при нагрузке. Условно говоря пикофарады с высоким напряжением, а для питания техники, в основном используются микрофарады с низким напряжением. И как заметил верно сергей, после зарядки конденсатора, уже не “статика”. И может быть трансформирован для зарядки того же аккумулятора.

Ya moya
школота нынче не та. Эх, не та и школа. Я учился в средней образовательной школе, и знаю разницу между “статическим” электричеством, и прочими. А также отличие киловольт от микрофарад. Еще я знаю слово “чушь”, её здесь много.

Artspirit9
особенность школотыв том, что она может становиться бородатой, ограничивать себя школьной программой, отбрасывать логику, аргументацию и не обременяя себя мозговыми потугами, оперировать словами: бред, чушь и т.д.
Очевидно некоторые думают, что есть прочие электричества, а у атомов имеются разные электроны. Забавно.

Artspirit9
+александр нестеров наверно о факте проницаемости воздушной среды при средней влажности 45%, а не ионизированного воздуха за счёт скопления электрического потенциала на острие носителя заряда. Молния тоже не сразу пробивает зазор между потенциалами, а предварительно формирует ионизированный канал.

Луч света
человек из мусора сделал вещь, на первый взгляд бесполезную, но очень поучительную! Во первых дело не в этой безделушке, а в идее. Если кто либо задумывался о получении электричества из ничего, точнее от окружающей среды, тому будет интересно увидеть сколько количества электричества накапливает объем всего с баночку coca cola. Если взять батарею из таких или более усовершенствованных конденсаторов, можно получить большую энергию, которую можно накапливать из окружающей среды, к примеру от атмосферы с возможностью ее практического применения. После несложного преобразования можно сделать зарядку для аккумулятора, от последнего область применения последствий этого эксперимента безгранична.

Игорь афанасьев
если ты возьмёшь кошака одной рукой за передние лапы, а другой за задние и повозишь спиной кошака по ламинату в своей хате или по линолеуму, то, уверяю тебя, этим кошаком можно будет отбиваться от всяких нехороших лихих людей. Которые проникнут в твою недвижимую собственность, которой является твоя хата. Просто резко прикасаешься кошаком к личности неприятеля, отчего он падает замертво (больше, конечно, от неожиданности) на пол. В этот момент ты можешь добавить от себя мощнейшим ударом ноги по почкам неприятеля и он на некоторое время будет выведен из жизненного пространства. Это всё зависит от мощности удара. Желательно иметь ногу с тяжёлым башмаком не меньше 46 размера. Так будет надёжней.

lexor
лучше взять пластиковую бутылку, причем желательно поискать ту, у которой стенки потоньше, чем больше объем бутылки – тем больше емкость, следовательно более мощный заряд накопит конденсатор. Плотно обмотать бутылку алюминиевой фольгой, не доходя несколько сантиметров до горлышка, поверх фольги можно скотч для прочности. Внутрь тоже побольше фольги, но что бы кусочек выходил наружу. Залить бутылку крепко соленой водой. Это будет более серьезный конденсатор. Напряжение пробоя стенок бутылки очень высокое, заряжая от расчески точно такого не достичь, а вода уменьшит расстояние между обкладками конденсатора до толщины этих стенок. А как известно емкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. А в видео расстояние далеко не оптимальное.

Экспериментальные коллизии лейденского опыта. Загадка лейденской банки

В 1913г. Петербургский университет получил нового сотрудника - физика А.Ф.Иоффе. При специальности инженера-технлога, имея склонность к научной работе, до этого он в течение нескольких лет трудился в Мюнхенском университете под руководством лучшего физика-экспериментатора Европы В.К.Рентгена. Там же он и защитил докторскую диссертацию.

Теперь его научным руководителем стал физик О.Д.Хвольсон. В беседе о предстоящих исследовательских работах этот руководитель предложил ему «продолжить замечательную традицию русских ученых» воспроизводить лучшие научные заграничные работы. Понятно, что ученику Рентгена, самого первого лауреата Нобелевской премии по физике, даже слышать об этом было странно. Он переспросил: «Не лучше ли ставить новые еще не разрешенные вопросы?». На что Хвольсон ответил: «Но разве можно в физике придумать что-то новое? Для этого надо быть Джи-Джи Томсоном».

Действительно, Дж.Томсон, первооткрыватель электрона, был крупным физиком. Но потом оказалось, что и А.Ф.Иоффе тоже умел задавать вопросы в науке и вся мировая полупроводниковая техника по сути началась с него. К тому же он явился организатором русской научной школы, учениками которой гордилась бы любая страна мира, среди которых И.В.Курчатов и нобелевские лауреаты Н.Н.Семёнов, П.Л.Капица.

Умение задавать природе вопросы и получать на них ответы с помощью эксперимента считается самым важным в жизни науки. А деятели, которые умеют это делать, как раз и являются выдающимися учеными. Но нее так уж и неправ был и О.Д.Хвольсон. Фундамент современной физики состоит из выводов работ первопроходцев, которые регулярно проверяются, перепроверяются, уточняются. В случае неподтверждения выводов рушатся целые разделы наук, а затем кропотливо возводятся новые стены, филиалов этой науки, которые ведут к новым открытиям, к новым построениям. Такой процесс длится столетиями и нет этому конца.

Здесь мы поведаем историю об эксперименте одного ученого, которого заинтересовал перспективный научный вопрос о физическом явлении и который пытался решить его с помощью простого и убедительного опыта, но приведшего к ситуации, называемой коллизией. Это тот случай, когда полученные результаты противоречат друг другу.

Никто не сможет назвать точную дату научного открытия того факта, что электрические заряды можно накапливать с помощью специальных устройств, впоследствии названных лейденскими банками и позже получивших свое развитие в приборах, именующихся . Но можно утверждать, что после 1745г. с помощью лейденской банки удалось выяснить высокую скорость распространения электричества, его влияние на организм человека и животных, возможность поджигания электрическими искрами горючих газов и т.д. Тысячи исследователей пытаются применить этот прибор для нужд народного хозяйства. Однако саму лейденскую банку почему-то никто и не пытается изучать.

Первый вопрос природе по самой банке задает великий американский ученый-самоучка Бенджамин Франклин. Напомним, что лейденская банка в то время представляла собой обыкновенную закупоренную бутылку с водой, в пробку которой был вставлен железный стержень, касающийся этой воды. Саму бутылку или держали в руках, или ставили на свинцовый лист. Таким и было всё её устройство.

Франклин задался вопросом выяснить, где же в этом простом аппарате из стекла металла и воды может накапливаться электричество . В железном стержне, воде или самой бутылке? Сейчас, когда существуют различные измерительные приборы и половина населения пользуется компьютерами, этот вопрос многих поставит в тупик. Посмотрим, как решалась эта задача в 1748г, когда единственным измерительным прибором был сам экспериментатор, пропускающий через себя болезненные электрические удары. Большей частью будем приводить описание экспериментов самим автором опытов, чтобы убедиться в их гениальной простоте.

«Намереваясь исследовать наэлектризованную банку, чтобы установить, где скрыта ее сила, мы поместили ее на стекло и вынули пробку с проводом. Затем, взяв банку в одну руку и поднеся другой палец к ее горловине, мы извлекли из воды сильную искру со столь же сильным ударом, как если бы провод оставался на своем месте, а это показало, что сила скрывается не в проводе». Здесь автор проводом называет выводной стержень банки.

«После этого в целях выяснения, не находится ли электричество, как нам это думалось, в воде, мы опять наэлектризовали банку. Поставив ее на стекло, вынули из нее, как и раньше, провод с пробкой; затем всю воду из банки мы перелили в пустую бутылку, которая тоже стояла на стекле. Мы считали, что если электричество находилось в воде, то при прикосновении к этой бутылке мы получим удар. Никакого удара не последовало. Отсюда мы сделали вывод, что электричество либо было потеряно при переливании, либо же осталось в банке».

«Верным оказалось, как мы установили, последнее, потому что при испытании этой банки последовал удар, хотя в нее мы налили простую воду из чайника». Франклину ничего не оставалось, как признать, что заряд в банке мог быть только в её стекле.

«Чтобы выяснить затем, присуще это свойство стеклу бутылки или ее форме, мы взяли лист стекла, положили его на ладонь, прикрыли сверху пластинкой свинца и наэлектризовали последнюю. Поднесли к ней палец, в результате чего последовала искра с ударом». Таким способом было определено, что форма стекла на результат не влияет. Результатом решения этой задачи стало для Франклина изобретение плоского конденсатора, одной пластиной которого являлась ладонь экспериментатора, а другой - лист свинца. Впрочем, в дальнейшем он ладонь заменяет также на свинцовый лист.

У кого могли возникнуть сомнения в научной чистоте эксперимента янки? Он смело мог утверждать, что в электрической емкости «в сконденсированном виде» заряд находится в СТЕКЛЕ. Эти опыты при необходимости мог повторить любой и проверить выводы Франклина. Наверняка такие опыты производились и выводы подтверждались многими учеными. Была даже создана демонстрационная модель лейденской банки, с помощью которой показывали учащимся упрощенный вариант опыта, потом оказавшимся с неправильным выводом. Ведь если бы Франклин вместо воды применил в опыте ртуть, результат мог быть прямо противоположным.

Эксперименты с лейденской банкой были весьма эффектными и полностью отвечали идеям просвещенного абсолютизма, поэтому стали модными в высшем свете и в них принимали участие даже венценосные особы. А аббат Ж.А.Нолле даже занял пост официального электрика при короле Людовике XV. Он то и дал название прибору по имени университетского города Лейдена в Голландии, где скорее всего и был изобретен этот прибор.

Десяток лет экспериментов не пропали даром. Было точно установлено, что результаты опытов не зависят от состава воды (годилась любая). Более того, вместо воды в банку можно было насыпать свинцовую дробь или просто внутри ее укрепить свинцовую фольгу. На действие банки это не отражалось. Банки для усиления действия научились собирать в батареи.

Было установлено, что банки большего объема (следовательно, и с большей поверхностью стекла) давали более сильные разряды. А вот зависимость удара от толщины стекла была обратной. Более тонкие стекла давали более сильный разряд. Удивительно, что с помощью силы электрического удара исследователя, ученые довольно точно подошли к хорошо знакомой нам формуле емкости плоского конденсатора. Впоследствии историки науки в шутку назовут этот метод измерений ШОКМЕТРОМ. (От французского ШОК - удар, толчок).

Для объяснений электрических явлений в научной среде были выдвинуты несколько теорий, нашедших применение среди ученых. Среди них была и унитарная теория электричества, предложенная самим Франклином. Согласно этой теории электричество представляло собой некую невесомую жидкость, которая заполняла все тела. Если в телах было больше или меньше этой жидкости, то тело приобретало заряд. При избытке этой жидкости тело имело заряд положительный, при недостатке - отрицательный. Эта теория позже найдет свое развитие в электронной теории проводимости.

С помощью этой теории было легко объяснить явления, происходящие в конденсаторе (лейденской банке). При зарядке электрическая жидкость из одной обкладки конденсатора перетекает в другую обкладку. Следствием является положительный заряд одной обкладки и отрицательный другой. Стекло между ними служит только изолятором и ничем другим. Разрядить такой конденсатор легко. Достаточно замкнуть эти пластины проводником или телом человека. Но результаты опыта Франклина говорили о том, что заряд находится в стекле! Как же все это понимать?

Некоторые ученые, чтобы подтвердить правильность унитарной теории, пытались убрать из опыта стекло. Они заряжали два металлических бруска, которые висели рядом. Несомненно, что они представляли собой конденсатор, но без стекла. Увы, такой конденсатор экспериментатора током не ударял и вопрос оставался нерешенным.

В 1757 году в Петербурге вышел свет труд российского академика Франца Эпинуса «Опыт теории электричества и магнетизма», в которой описан опыт, решивший эту задачу. За основу он взял свою мысль о том, что электризация брусков была правильной, но потрясение экспериментатора ударом не было по причине малой емкости такого конденсатора. А увеличить емкость его можно увеличением обкладок конденсатора и уменьшением расстояния между ними. В связи с тем, что экспериментатор для свершения этого опыта изобретает новый вид электрической емкости - конденсатора с воздушным диэлектриком мы приводим текст самого Ф.Эпинуса.

«Итак, чтобы получить большую поверхность, я позаботился об изготовлении деревянных пластин, поверхность которых имела около восьми квадратных футов, я подвесил их, обложив металлическими листами на расстоянии полутора дюймов друг от друга в положении параллельном одна другой». Он зарядил такой конденсатор и разрядил через себя..

«Я немедленно получил сильное потрясение, совершенно подобное тому, какое вызывает лейденская банка. Кроме того, этот прибор был в состоянии воспроизвести и все другие явления, которые получаются в банке; нет нужды повергать их рассмотрению». Заметим, что восемь квадратных футов это чуть меньше квадратного метра.

Последнее замечание о «всех других явлениях» весьма существенно. Оно подчеркивает, что электричество из такого конденсатора ТОЧНО ТАКОЕ ЖЕ, как и из лейденской банки. Но здесь не было стекла, а предполагать, что заряды находятся в окружающем воздухе было непродуктивно. Позже, в 1838году такие вещества «при посредстве или через которые действуют электрические силы» М.Фарадей назовет ДИЭЛЕКТРИКАМИ. Эпинус же делает в книге замечание: «Я понял, что с Франклиным случилось нечто такое, что может случиться с каждым человеком», намекая на латинскую пословицу - Errare humanum est - человеку свойственно ошибаться.

Ф.Эпинус выслал в Америку свое сочинение специально для Франклина, но тот уже практически перестал заниматься исследованиями по электричеству, исключая практическое применение изобретенного им громоотвода. Он стал политиком. А Екатерина II отлучила от академической деятельности в России и Ф.Эпинуса. Она назначила его учителем физики для своего сына Павла, ставшего потом императором. А ведь он был приглашен в Петербург на смену погибшего при исследованиях атмосферного электричества Г.В.Рихмана. Так и получилось, что вопрос по поводу опытов с лейденской банкой оставался нерешенным еще долгое время.

И вот передо мной учебник по электричеству 1918г. издания. Это перевод книги французского автора Жоржа Клода с длинным названием «Электричество для всех и каждого удобопонятно изложенное». В нем идет описание опыта с лейденской банкой, как и у Франклина, но уже при отсутствии воды вообще. См. рисунок.

Слева изображена лейденская банка в сборе. Буквами А, В и С обозначены ее составные части. А и В - это внутренняя и наружная обкладки банки. С - это стеклянный стакан, служащий диэлектриком. Такая банка в сборе заряжается при демонстрационном опыте, затем заряженная разбирается демонстратором в резиновых рукавицах. Для доказательства факта, что обкладки банки не имеют заряда, их контактируют друг с другом. Убеждаются, что искры нет. Затем банку собирают. К удивлению она оказывается снова заряженной и дает мощнейшую искру. Этот опыт ставил многих в тупик. А наука не терпит неясностей. Однако объяснение ситуации было дано только в 1922 году.

В том году в лондонском «Философском журнале» была напечатана статья физика Дж.Адденбрука «Изучение опытов Франклина с лейденской банкой», где автор пришел к удивительным результатам, расставившим все точки над i . Оказывается, стекло в обычных условиях всегда покрыто водяной пленкой, мы это наблюдаем по запотеванию окон. Кстати, эта пленка не всегда наблюдается визуально. Вот там то и остаются заряды на разбираемом конденсаторе и играют роль обкладок в стоящем отдельно стакане. При употреблении Адденбруком стакана не из стекла, а из парафина, на котором не образуется стеклянная пленка, получается результат противоположный франклиновскому. В сухой атмосфере «эффект Франклина» на разборной лейденской банке тоже не наблюдается.

Ларчик, оказывается, открывался просто. Но ключик к нему искали почти 175 лет.

Литература:

1.В.Франклин. Опыты и наблюдения над электричеством. М., АН СССР, 1956, Стр. 29-30.

2. Ф.У.Т.Эпинус. Теория электричества и магнетизма. М., АН СССР, 1951, Стр. 70-92.

3. Жорж Клод. Электричество для всех и каждого удобопонятно изложенное бывшего воспитанника школы химии и физики в Париже. Перевод с франц. С-Петербург, Издание В.И.Губинского. Год издания не указан. (1918)

4. Л.Крыжановский. Загадка лейденской банки. «Квант» №11, 1991. с 28,29.

Для изготовления лейденских банок могут быть взяты любые стеклянные банки из-под консервированных фруктов, широкогорлые бутылки или просто чайные стаканы. Емкость конденсатора — лейденской банки зависит от ее объема. По­этому для того, чтобы накопить больше электричества, надо делать больше и лейденскую банку. Самыми подходящими для этого будут стеклянные банки из-под консервов емкостью в 0,5 или 1 литр. Нам нужно взять четыре одинаковых банки.
Все банки на 3/4 их высоты необходимо оклеить станиолем— оловянной фольгой, употребляемой для обертки чая, шоко­лада и других продуктов. Также оклеиваются банки и изнутри. Необходимо заклеить станиолем с обеих сторон дно банки. При этом надо следить, чтобы на станиоле не получалось складок и разрывов. Если же где-нибудь будут небольшие дырочки, их заклеивают кружочками станиоля. Приклеивать станиоль можно конторским клеем. Можно обойтись и без внутренней обклейки банки, а просто насыпать немного в банку мелко настриженной фольги и спустить в нее прием­ник из проволоки.
Приемник для лейденской банки можно изготовить различ­ными способами. Приемник — это металлический стержень с шариком или петлей на конце, служащий для соединения внутренней обкладки банки с кондуктором электрической машины. Укрепить его в банке можно путем широкого кольца, сделанного на противоположном конце стержня. Кольцо это должно плотно входить в банку до самого дна. Можно также свить спираль по внутреннему диаметру банки. Если для банки будет использована бутылка с широким горлом, то стержень укрепляется в пробке, которой закрывается бу­тылка. Стержень должен доходить до дна банки и плотно прижиматься к станиолю. Чтобы не поцарапать и не про­рвать внутреннюю обкладку банки, на конце стержня также надо сделать маленькое колечко, могущее пройти через горло бутылки. Если горло бутылки не позволит вам оклеить ее внутренность, то внутреннюю обкладку банки заменит налитая в нее вода с небольшим добавлением соли. Уровень воды должен соответствовать уровню внешней обкладки. Можно в бутылку насыпать дроби до такого же уровня.
Батарея из лейденских банок изготовляется просто. Все приемники банок соединяются между собой голым медным проводом, а банки устанавливаются на доску, оклеенную ста­ниолем. Такая батарея будет накапливать электричества в четыре раза больше, чем одна банка. Изготовление лейденских банок и батареи из них показано на рис. 5 а и б.

Рис. 5. Лейденские банки и их соединение в батареи.
а—лейденские банки, б— батарея из лейденских банок, в—разрядник.

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...


Здравствуйте. Хотелось бы показать, как делается лейденская банка или самый простой конденсатор.
Но для начала немного информации для тех, кто не знает, что это такое ну а те, кто в курсе может и пропустить или почитать, дабы освежить память.
Лейденская банка - первый электрический конденсатор, изобретённый голландским учёным Питером Ван Мушенбруком и его учеником Кюнеусом в 1745 в Лейдене. Параллельно и независимо от них сходный аппарат под названием «медицинская банка» изобрёл немецкий учёный Эвальд Юрген фон Клейст.
Этот старинный прибор, может накапливать статическое электричество, чем меня и привлек.

Состоит он из емкости (банки) обернутой фольгой с внешней стороны и внутренней обклеенной собственно той же фольгой на две трети высоты, они и будут обкладками нашего конденсатора, а емкость (кстати, не должен пропускать электричество) будет диэлектриком между ними.

Из инструментов мне понадобились:
1) Ножницы.
2) Шило.
3) Плоскогубцы.
4) Паяльник.
Из материалов:
1)Емкость.
2)Фольга.
3)Кусочек медного провода.
4)Скотч.
5)Шарик от подшипника.

И так. За основу я взял емкость от закончившейся холодной сварки. Поначалу хотел из стеклянной баночки, но они все были толстостенные и большие.


Отрезал кусочек фольги для донышка, (чтобы увеличить полезную площадь и благодаря этому повысить производительность).


Следом я обернул фольгой снаружи стенку своей емкости, старался, чтобы фольга как можно плотнее прилегала к ней, ведь это тоже влияет на то, сколько она заряда будет накапливать.



Кстати в первой лейденской банке эту фольгу успешно заменила рука ученого Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692-1761 гг.), обхватывавшего сосуд и понявшего, что лучше не стоило трогать провод, который был соединен к электростатической машине зарядившей лейденскую банку.
Поискав в закромах, нашел шарик от подшипника, жаль, конечно, что не нашлось большего диаметра, но он тоже неплохо собирает статическое электричество.


Решил закрепить посредством пайки. Для начала зачистил место пайки наждачной бумагой.

Затем полудил канифолью и спаял медную проволоку с шариком.


На нижней фотографии видно цепочку, которую я ставил для контакта с внутренней обкладкой, но впоследствии отказавшись от фольги (ввиду отсутствия клея или фольгоскотча), которая внутри и заменив фольгу водой, она была демонтирована.


А вот и он в укомплектованном виде.


Электростатической машины чтобы проверить, у меня пока нет.
Пришлось заряжать его при помощи телевизора (зомбоящика). Поелозив два-три раза по экрану шариком, насобирал достаточное количество электрических зарядов для разряда искры.

А бьет, я вам скажу не хило, сильнее, чем пьезоэлемент зажигалки.
Не хотел я, конечно же, повторять опыт Питера Ван Мушенбрука но пришлось ввиду своей неаккуратности и легко отвлекаемости.

Тем, кто захочет сделать лейденскую банку собственными руками и не знает, как это сделать могу сказать следующее:

Сосуд может быть и стеклянный. Для маленькой лейденской банки лучше, если стенки будут тоньше.

Вместо фольги удобнее использовать фольгоскотч и следите за тем, чтобы пузырьки воздуха не оставались между скотчем и сосудом.

Если Вы решите внутреннюю сторону банки обклеить фольгоскотчем, то необходимо проследить за тем, чтобы проволока с шариком касались с внутренней обкладкой (можно запаять многожильный провод и сделать как бы кисточку или сделать типа пружинки из одножильного провода, в общем, вариантов масса). А если с водой, то провод обязательно должен касаться воды.

Шарик можно из любого материала даже диэлектрик только его нужно будет тоже покрыть фольгой (и чтобы фольга касалась провода), если захотите по быстрей можете просто скатать шарик из фольги.

Зарядить его можно даже расческой, ручкой и т.д. только это малоэффективно лучше если нет электрофорной машины, зарядить от экрана телевизора (подходят только те которые с электронно-лучевой трубкой).

И напоследок хотелось бы напомнить о технике собственно безопасности ведь это главное. Не повторяйте мою ошибку будьте бдительны. Конечно, от накопленного заряда небольшой лейденской банки Вы не умрете (зависит от многих факторов в том числе и от состояния Вашего здоровья), а вот если сделаете его большим и или подключите к электрофорной машине, то вполне возможно. Именно благодаря лейденским банкам электрофорная машина развивает свою мощь и испускает такие длинные устрашающие (некоторых) искры, так как в банках накапливается собранный электрический заряд...

Многие наши современники настолько привыкли к проявлениям окружающей действительности, что в какой-то степени перестали их замечать. Люди живут в ожидании чего-то необъяснимого, хотя самые настоящие чудеса окружают нас повсюду. Что может быть проще, чем щелкнуть клавишей выключателя, чтобы электрическая лампочка разогнала тьму в комнате!? Или подняться на этаж, просто нажав кнопку в лифте. Разве не чудо?

Хотя продолжительность практического использования человечеством электрической энергии насчитывает всего несколько сотен лет, что для истории всего лишь миг, за это время было сделано немало открытий. Некоторые известны и сейчас (чего стоит знаменитый закон Ома!), а о других же вспоминают лишь историки и, изредка, преподаватели в учебных заведениях. К примеру, какие ассоциации возникнут у среднестатистического человека при словах «лейденские банки»? Финансовые учреждения, медицинские приборы, а может «хитрые» емкости для консервации овощей? Впрочем, это вполне закономерно, ведь даже далеко не каждый электромонтер догадается, что лейденская банка - это прообраз современных электрических конденсаторов. Хотя конструкция крайне проста, теоретически, при должной доработке, такие устройства могут вполне успешно работать в составе электрических цепей.

Каждому школьнику известно, что если потереть пластмассовую ручку о волосы, то при ее приближении к другим предметам в воздушном промежутке возникнет искра. Похожий принцип используется в благодаря которой появилась лейденская банка. В 18 веке немец Герике продемонстрировал светскому обществу установку, в основе которой был крупный шар из стекла с вмонтированной осью. Простейшая заставляла его вращаться. Прикоснувшись куском кожи, можно было вызвать появление электрических искр и невидимых В предметах, находящихся в зоне действия линий генерировались и накапливались (конденсировались) токи.

1745 год является той датой, когда была открыта лейденская банка. Физик Мушенбрук из Лейдена догадался налить в банку воды, поместить туда кусок проволоки, аккуратно взять емкость руками и поднести к работающему электрофору. При прикосновении к выступающей части проволоки ученый получил электрическим током. Это теперь понятно, что руки человека и вода в банке послужили тем, что сейчас называют обкладками конденсатора, а стеклянная стенка сосуда - изолирующим слоем. Лейденская банка могла накапливать так много электричества, что его хватало для прохождения по цепи из 700 человек. Было очевидно, что потенциал у этого открытия огромный. Именно в г. Лейден было налажено производство таких «конденсаторов», что и дало название устройству.

Через 2 года с момента открытия в целях эксперимента обернул внешние стенки банки фольгой из олова, тем самым увеличив емкость. Было понятно, что многое еще предстояло открыть. Фактически, это был путь «проб и ошибок», а теоретическое обоснование уже выводилось на основании результатов экспериментов. Впоследствии Франклин заменил банку плоским стеклом с фольгой на противоположных сторонах, получив знакомый всем нам конденсатор.

Лейденская банка своими руками может быть изготовлена очень быстро. Понадобится пластмассовая банка, пластина из жести с припаянным изолированным проводом, уголь активированный, прочная металлическая (или пластиковая с токопроводящей вставкой) крышка с выводом-контактом и соленая вода. Опускаем пластину на дно пластмассовой емкости, свободный конец провода выводим вверх. Сверху закрываем бумагой, насыпаем слой угля, наливаем соленой воды и размещаем крышку с выводом. Получается, что из банки выходят два покрытых изоляцией провода: с нижней и верхней обкладок. Теперь, если к ним подвести внешнее напряжение, то часть его будет конденсироваться. После этого останется лишь подключить нагрузку. При работе с «банкой» нужно соблюдать осторожность.

Лейденская банка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Лейденская банка

Cтраница 2

Для заряжения лейденской банки мы обычно соединяем ее внешнюю обкладку с Землей ( держим банку в руках) и касаемся ее внутренней обкладкой ( стержнем) одного из полюсов электрической машины.  [16]

Для заряжения лейденской банки мы обычно соединяем ее внешнюю обкладку с землей ( держим банку в руках) и касаемся ее внутренней обкладкой ( стержнем) одного из полюсов электрической машины. Можно ли так же сильно зарядить банку, если, наоборот, держать в руке ее стержень /; а коснуться полюса машины внешней обкладкой.  [17]

Для заряжения лейденской банки мы обычно соединяем ее внешнюю обкладку с Землей ( держим банку в руках) и касаемся ее внутренней обкладкой ( стержнем) одного из полюсов электрической машины.  [19]

Для зарядки лейденской банки обычно соединяют ее внешнюю обкладку с Землей ( держат банку в руках) и касаются ее внутренней обкладкой ( стержнем) одного из полюсов электрической машины. Можно ли так же сильно зарядить банку, если, наоборот, держать в руке ее стержень, а коснуться полюса машины внешней обкладкой.  [21]

Замыкая обкладки лейденской банки с помощью проволочной катушки, обнаружили, что стальные спицы внутри ка -, тушки намагничиваются. В этом ничего странного не было: электрический ток и должен намагничивать стальнюй сердечник катушки.  [22]

Колебательный разряд средней лейденской банки через изогнутую кольцом проволоку совершает около полумиллиона колебаний в секунду. Даже половина такой волны не поместится ни в какой лаборатории.  [23]

Вместо конденсатора - лейденской банки, заряжаемой от источника электричества - электростатической машины или батареи, здесь применены большие шары, насаженные на длинные стержни, оканчивающиеся маленькими шариками, между которыми и должна проскакивать искра.  [24]

Если некоторое число лейденских банок большой емкости соединить последовательно с помощью проводников, обладающих большим сопротивлением ( как, например, влажные хлопчатые нити в опытах г-на Гогена ( Gaugain)), то действующая на эту последовательность электродвижущая сила вызывает ток, отмечаемый гальванометром; ток будет постепенно падать, пока банки полностью не зарядятся.  [25]

Можно ли зарядить лейденскую банку, соединяя одну из ее обкладок с полюсом электрической машины, но оставив вторую обкладку изолированной от Земли.  [26]

Можно ли зарядить лейденскую банку, соединяя одну из ее обкладок с полюсом электрической машины, но оставив вторую обкладку изолированной от земли.  [27]

Можно ли зарядить лейденскую банку, соединяя одну из ее обкладок с полюсом электрической машины, но оставив вторую обкладку изолированной от Земли.  [28]

К опытам с лейденской банкой обратились многие ученые и любители. Вскоре удалось соединить банки в батарею я получать искры, треск которых был слышен на расстоянии более 200 шагов. Опыты показали, что банка заряжается тем сильнее, чем лучше ее поверхность соединена с землей.  [29]

Весь прибор помещается в лейденскую банку, внутренняя поверхность которой заряжена и соединена с притягивающимся диском и защитным кольцом. Другой диск управляется микрометрическим винтом и соединяется сначала с Землей, а затем с проводником, потенциал которого подлежит измерению. Искомый потенциал равен разности отсчетов, умноженной на константу, которая должна быть определена для каждого электрометра.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

электромагнетизм | Определение, уравнения и факты

Электромагнетизм , наука о заряде, а также о силах и полях, связанных с зарядом. Электричество и магнетизм - два аспекта электромагнетизма.

Британская викторина

Викторина "Все о физике"

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами. Только в 19 веке они стали рассматриваться как взаимосвязанные явления. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна без всяких сомнений установила, что оба аспекта являются аспектами одного общего явления. Однако на практике электрические и магнитные силы ведут себя по-разному и описываются разными уравнениями. Электрические силы создаются электрическими зарядами, находящимися в состоянии покоя или в движении.С другой стороны, магнитные силы создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.

Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Он невероятно силен по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие только одного электрона на каждый миллиард молекул у двух 70-килограммовых (154-фунтовых) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, оттолкнет их с силой в 30 000 тонн.В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие определенные штормы.

Электрические и магнитные силы могут быть обнаружены в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля имеют фундаментальную природу и могут существовать в космосе вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот, независимо от любого внешнего заряда. Как обнаружил в своей работе английский физик Майкл Фарадей, изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, лежащее в основе производства электроэнергии.Напротив, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включают световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля путешествуют вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи.Все эти волны движутся с одинаковой скоростью, а именно скоростью света (примерно 300 000 километров или 186 000 миль в секунду). Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Уравнения Максвелла по-прежнему обеспечивают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако интерпретация его работ в 20 веке расширилась.Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всей материи скоростью электромагнитного излучения. В конце 1960-х физики обнаружили, что у других сил в природе есть поля с математической структурой, подобной структуре электромагнитного поля. Эти другие силы представляют собой сильное взаимодействие, ответственное за энергию, выделяемую при ядерном синтезе, и слабое взаимодействие, наблюдаемое при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер.В частности, слабые и электромагнитные силы были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию, до сих пор не достигнута.

Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается поведением агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и движение заряда с места на место.Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток - это мера потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технологиях, особенно в производстве, распределении и управлении энергией.

Понятие напряжения, как и понятия заряда и тока, является фундаментальным в науке об электричестве. Напряжение - это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения.Распространенная проблема в электричестве - это определение взаимосвязи между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.

Эта статья стремится дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.

Физика лейденской банки в «МакГайвере»

В недавнем эпизоде ​​«МакГайвера» Ангус (так его ДЕЙСТВИТЕЛЬНО близкие друзья называют его) строит лейденскую банку из очень простых компонентов.Конечно, здесь есть отличная физика, поэтому я, очевидно, остановлюсь на этом. Полное раскрытие информации - в настоящее время я технический консультант шоу МакГайвера.

Что такое лейденская банка?

Давным-давно люди только начинали разбираться в электричестве - в частности, в изучении электростатики. Изначально лейденская банка использовалась для хранения электрического заряда после зарядки какого-нибудь натертого предмета (например, ваших носков в сушилке). Было два распространенных варианта лейденской банки, позвольте мне проиллюстрировать оба.

Для версии 1 стеклянная чашка окружена двумя металлическими частями. Один кусок металла находится внутри чашки, а другой - снаружи. Однако для версии 2 внутренний металл заменен на воду. Да, вы можете заменить металл водой, если вода является проводником электричества. Большая часть воды проводит электричество, но на всякий случай можно добавить немного соли.

а как работает? На самом деле лейденская банка - это просто конденсатор - вот и все. Самый простой конденсатор состоит из двух параллельных металлических пластин, между которыми ничего нет.Если вы добавите заряд к одной стороне пластин, это потянет противоположный заряд на другую пластину (при условии, что есть путь, по которому заряд может попасть туда). Вот как бы это выглядело.

В этом примере есть заряд + Q на одной пластине (и - Q на другой) с разностью электрических потенциалов ΔV. Отношение заряда (только на одной пластине) к разности потенциалов определяется как такая емкость, что. Емкость измеряется в фарадах.

Однако оказывается, что значение емкости зависит только от физической конфигурации устройства. В данном случае это означает размер пластин, расстояние между ними и материал, который находится между ними. Для конденсатора с параллельными пластинами (как указано выше) емкость можно рассчитать как:

Площадь конденсатора составляет A и d - это расстояние между пластинами. Переменная ε (эпсилон) называется диэлектрической проницаемостью и зависит от типа материала между пластинами.

Хотя лейденская банка имеет другую конфигурацию, в основном она работает одинаково. Наружный металл можно заземлить, просто взяв его рукой или протянув провод к металлической водопроводной трубе. Когда вы подносите заряженный предмет (например, пластиковую ручку, которую вы втираете в волосы) рядом с металлом в середине, это добавит заряд воде и привлечет противоположный заряд к внешнему металлу. Это можно сделать до довольно высокого напряжения, поскольку стекло между водой и металлом действует как изолятор.

Как сделать лейденскую банку?

Думаю, вы можете понять это по тому, как это работает - но все же позвольте мне показать вам, как его сделать. Вот видео, которое я сделал вместе с этим эпизодом MacGyver, который проведет вас через эту сборку.

Позвольте мне отметить, что создание подобных видео - одна из лучших частей работы со сценаристами МакГайвера в качестве технического консультанта шоу. Большинство хаков в MacGyver, по крайней мере, научно правдоподобны, но многие из них вы не должны пробовать дома (например, выпрыгивать из трехэтажного окна с огнетушителем и мешком для тела).У других хаков может быть домашняя версия --- вот что вы получите здесь. В какой-то момент каждый должен поиграть с вещами.

Что можно сделать с этой лейденской банкой? Как насчет искры? Сначала заземлите его (держите или подключите к земле), а затем потрите чем-нибудь, чтобы получить заряд (пластик на шерсти работает). Прикоснитесь этим пластиком к металлу посередине и повторяйте это, пока не устанете. Теперь поднесите проволоку от внешней фольги к металлическому гвоздю посередине, и у вас должна получиться красивая искра. Вот небольшая искра во влажный день (если сухой, то лучше подойдет).

Leyden Jar Аккумулятор | Институт истории науки

В самом начале 1700-х годов Фрэнсис Хоксби соединил стеклянный шар и кривошип, чтобы сделать электростатическую машину. Но не было возможности хранить заряд, образовавшийся в результате трения ткани или кожи о вращающееся стекло - то есть примерно до 1745 года, когда Юрген фон Клейст в Померании и Питер ван Мушенбрук в Лейдене создали то, что стало известно как лейденская банка.

В простейшем случае лейденская банка представляет собой стеклянную бутылку, которая частично заполнена водой с врезанной в нее проволокой (более поздние банки были обернуты металлической фольгой внутри и снаружи стекла и не содержали воды).Мюссенбрук записал, что произошло, когда он впервые коснулся провода после зарядки емкости: «Внезапно я получил в правой руке такой сильный удар, что все мое тело сотряслось, как от удара молнии. . . . Я считал, что мне конец ». Мушенбрук начал давать подробные инструкции о том, как построить свой сосуд, и в эпоху безудержных экспериментов над собой любопытные как в Европе, так и в Америке быстро вызывали у себя кровотечение из носа, приступы головокружения и то, что некоторым казалось сердечным приступом во время своих исследований. .

Лейденская банка очень хорошо использовалась в серьезной науке и в массовых развлечениях. Бенджамин Франклин использовал один из них в своем знаменитом эксперименте с воздушным змеем, чтобы показать, что молния - это обычное электричество. Чтобы развлечь короля, Жан-Антуан Нолле заставил 180 французских солдат прыгнуть в воздух, когда через них протекало электричество из его лейденских кувшинов. Банки также могут быть связаны, что позволяет хранить больше заряда. Франклин назвал эти соединенные банки батареей, но, в отличие от настоящей батареи, лейденские банки высвободили всю свою энергию за один раз.

В 1790-х годах, в самом конце эпохи Просвещения, спор по поводу электричества между двумя итальянскими учеными - Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта - привел к тому, что Вольта построил самую первую батарею. Впервые электричество можно было пустить в непрерывную работу.

Несмотря на затмение, лейденские банки не попали в историческую свалку. В самом конце 19 века они нашли новое применение в беспроводной связи и - в миниатюрной форме - активно работают сегодня под новым названием - конденсатор.

CHF недавно купил в Париже набор из шести лейденских банок, датированных примерно 1900 годом. Эти связанные банки, скорее всего, использовались в демонстрационных целях.

Leyden jar Facts для детей

Ранняя лейденская банка с водой

Позже более распространенный тип с использованием металлической фольги, 1919

Лейденская банка (или лейденская банка) - это устройство для хранения статического электричества. Это большая стеклянная бутылка, обычно облицованная как изнутри, так и снаружи металлической фольгой.В некоторых из первых была вода. Они позволяют экспериментатору собрать большой заряд.

Это первая форма аккумуляторов электроэнергии. Эти методы известны сегодня как «конденсаторы» или «конденсаторы».

Первая электрическая емкость для хранения была создана деканом Эдвальдом фон Клейстом 11 октября 1745 года. Он был деканом собора Каммин в Померании, на северном побережье Германии (в то время это была отдельная страна). Его интересовало, можно ли накапливать статическое электричество в бутылке, потому что он знал, что электричество не может проходить через стекло.Он думал, что сможет захватить и удержать небольшую сумму. У него был только небольшой экспериментальный генератор трения.

Он в тысячи раз недооценил, сколько электричества может вместить маленькая бутылочка с лекарством. Особенность электричества позволяет ему продолжать течь в бутылку при условии, что внешняя часть бутылки имеет электропроводящую поверхность, соединенную с землей. Это нейтрализует давление заряда, которое пытается вытекать обратно.

В случае фон Клейста эта электропроводящая поверхность была всего лишь его рукой, но этого было достаточно, чтобы позволить очень значительному заряду войти и остаться в банке через гвоздь, который он вбил в пробку.

Когда он случайно коснулся гвоздя, он получил такой шок, что его отбросило через всю комнату. Он установил связь между внутренним зарядом и накопленным внешним зарядом, и поскольку это были противоположные знаки (один положительный, а другой отрицательный), весь накопленный заряд протекал через его тело.

Он не понимал, почему эта банка хранилась так эффективно, но он отправил зашифрованное описание некоторым сотрудникам в Берлине, а один экземпляр был отправлен старому университетскому сотруднику фон Кляйна Андреасу Кунеусу, где он оказался в руках Питера ван Мушенбрука. , который был главным профессором физики Лейденского университета.Он пришел к выводу, что емкость хранилища может быть значительно увеличена только в том случае, если колбу держать в руке, и в его письме к французскому ученому банку было присвоено название «Лейденская банка».

В течение многих лет лейденская банка была основным инструментом для хранения электроэнергии, и оставалась таковой до изобретения химической батареи и электрических генераторов того типа, который мы используем сегодня.

Картинки для детей

  • Батарея из четырех лейденских кувшинов с водой, Museum Boerhaave, Leiden

  • "Рассекаемая" лейденская банка, 1876 г.

  • Обнаружение лейденской банки в лаборатории Мушенбрука.Статическое электричество, создаваемое электростатическим генератором вращающейся стеклянной сферы, передавалось по цепи через подвешенный стержень в воду в стакане, который держал помощник Андреас Кунеус. В воде скопился большой заряд, а в руке Кунея на стекле - противоположный заряд. Когда он коснулся погружающейся в воду проволоки, он получил сильный удар.

Лейденская банка, изобретатели Лейденской банки | edubilla.com

Лейденская банка, или лейденская банка, - это устройство, которое «накапливает» статическое электричество между двумя электродами внутри и снаружи стеклянной банки.Это была оригинальная форма конденсатора (первоначально известного как «конденсатор»).

Он был изобретен независимо немецким священнослужителем Эвальдом Георгом фон Клейстом 11 октября 1745 года и голландским ученым Питером ван Мушенбруком из Лейдена (Лейден) в 1745–1746 годах. Изобретение было названо в честь города.

Лейденская банка использовалась для проведения многих ранних экспериментов с электричеством, и ее открытие имело фундаментальное значение для изучения электричества. Раньше для хранения заряда исследователям приходилось прибегать к изолированным проводникам больших размеров.Лейденская банка стала гораздо более компактной альтернативой.

Известным применением лейденской банки был эксперимент Бенджамина Франклина с воздушным змеем, в результате которого возникла фраза «улавливать молнию в бутылке».

Древние греки уже знали, что куски янтаря могут притягивать легкие частицы после того, как их натерли. Янтарь электризуется за счет трибоэлектрического эффекта, механического разделения заряда в диэлектрике. Греческое слово, обозначающее янтарь, - «электрон», и является источником слова «электричество».

Около 1650 года Отто фон Герике построил примитивный электростатический генератор: шар серы, вращающийся на валу. Когда Герике прижал руку к мячу и быстро повернул вал, возник статический электрический заряд. Этот эксперимент вдохновил на разработку нескольких форм «машин трения», которые очень помогли в изучении электричества.

Лейденская банка была обнаружена независимо двумя сторонами: немецким ученым и юристом Эвальдом Георгом фон Клейстом и голландскими учеными Питером ван Мушенбруком и Андреасом Кунеусом.Эти ученые разработали лейденский сосуд, работая над теорией электричества, которая рассматривала электричество как жидкость, и надеялись разработать сосуд, чтобы «улавливать» эту жидкость. В 1744 году фон Клейст облил стеклянный сосуд серебряной фольгой и зарядил фольга с помощью фрикционной машины. Клейст был убежден, что значительный электрический заряд может быть накоплен, когда он получил сильный ток от устройства. «Клейстианская банка» была независимо обнаружена примерно в то же время Питером ван Мушенбруком и его ассистентом Кунеусом из Лейденского университета, которые пытались зарядить кувшин с водой электричеством.Кюрей также получил тяжелое потрясение. Ван Мушенбрук сообщил об эксперименте французскому научному сообществу, и сосуд стал называться лейденским.

Дэниел Гралат был первым, кто подключил несколько банок параллельно, чтобы увеличить общий возможный накопленный заряд. Термин «батарея» был придуман Бенджамином Франклином для этих комбинаций, который сравнил его с батареей пушек (пушки, сгруппированные в Термин был позже использован для комбинации нескольких электрохимических ячеек, современное значение термина «батарея».К середине XIX века лейденская банка стала достаточно распространенной, и писатели могли предположить, что их читатели знают и понимают ее основную работу.

Примерно на рубеже веков он начал широко использоваться в передатчиках с искровыми разрядниками и в медицинском электротерапевтическом оборудовании. К началу 20-го века улучшенные диэлектрики и необходимость уменьшить их размер, а также нежелательные индуктивность и сопротивление для использования в новой технологии радио привели к тому, что лейденская банка превратилась в современную компактную форму конденсатора.

leyden_jar

Лейденская банка - одно из первых устройств для хранения электрического заряда, изобретенное в 1745 году Питером ван Мушенбруком (1700–1748). Это был первый конденсатор. Лейденские сосуды использовались для проведения многих ранних экспериментов с электричеством.

Рекомендуемые дополнительные знания

Описание

Типичная конструкция состоит из верхнего электрода, электрически соединенного каким-либо образом (обычно цепочкой) с частью внутренней поверхности стеклянной банки, покрытой металлической фольгой.Снаружи банку оборачивают проводящую фольгу, соответствующую площади внутреннего покрытия. Яс заряжается электростатическим генератором, подключенным к внутреннему электроду, а внешняя пластина заземлена. На внутренней и внешней поверхностях банки хранятся одинаковые, но противоположные заряды.

Первоначально устройство представляло собой стеклянную бутылку, частично наполненную водой, с металлической проволокой, проходящей через пробку, закрывающую ее. Роль внешней пластины обеспечивалась рукой экспериментатора.Вскоре было обнаружено, что лучше покрыть внешнюю поверхность сосуда металлической фольгой (Watson, 1746), оставив (случайно) нечистую воду внутри, действующую как проводник, связанный цепью или проводом с внешним выводом, сферой. чтобы избежать потерь от коронного разряда. Первоначально считалось, что заряд хранился в воде. Бенджамин Франклин исследовал лейденскую банку и пришел к выводу, что заряд хранился в стакане, а не в воде, как предполагали другие. Теперь мы знаем, что заряд фактически накапливается не в проводниках, а только в тонком слое вдоль лицевых поверхностей, которые соприкасаются со стеклом или диэлектриком, возможно, просачиваясь на поверхность диэлектрика, если контакт несовершенный и электрическое поле интенсивное. достаточно.Благодаря этому жидкость внутри можно заменить футеровкой из металлической фольги. Ранние экспериментаторы без труда обнаружили, что чем тоньше диэлектрик, чем ближе пластины и чем больше поверхность, тем большее количество заряда может храниться при заданном напряжении.

Дальнейшие разработки в области электростатики показали, что диэлектрический материал не важен, но увеличил накопительную способность (емкость) и предотвратил образование дуги между пластинами. Две пластины, разделенные небольшим расстоянием, также действуют как конденсатор даже в вакууме.

Первоначально емкость измеряли в количестве «банок» заданного размера или по всей площади покрытия, предполагая разумно стандартную толщину и состав стекла. Большая лейденская банка имеет емкость около 1 нФ.

История

Древние греки (и другие) знали, что кусочки янтаря можно натирать, становясь электрифицированными и притягивая легкие частицы. Это трибоэлектрический эффект, механическое разделение заряда в диэлектрике.Вот почему слово «электричество» произошло от греческого слова ηλεκτρον («электрон», янтарь).

Примерно в 1650 году Отто фон Герике построил грубый генератор трения - серный шар, который вращался на валу с высокой скоростью. Когда Герике прижал руку к мячу и быстро повернул вал, возник статический электрический заряд.

В 1745 году другой немец, Эвальд Юрген Георг фон Клейст, нашел способ хранения этого заряда. Он выложил стеклянную банку серебряной фольгой и зарядил фольгу фрикционной машиной.Клейст был убежден, что можно собрать значительный заряд, когда он получил сильное сотрясение от устройства. Это изобретение впоследствии стало известно как лейденская банка, потому что в 1746 году Питер ван Мушенбрук из Лейденского университета, Нидерланды, независимо сделал то же открытие. Муссенбрук сделал сосуд для хранения известным научному миру, поэтому сосуд был назван в честь Лейдена, родного города университета. Даниэль Гралат был первым, кто объединил несколько банок параллельно в «батарею», чтобы увеличить общий возможный накопленный заряд. [1] [2] К середине XIX века лейденская банка стала достаточно распространенной, и писатели могли предположить, что их читатели знают и понимают ее основную работу. [3] К началу 20 века улучшенные диэлектрики и необходимость уменьшить их размер для использования в новой технологии радио привели к тому, что лейденская банка превратилась в современную компактную форму конденсатора.

Теория схем

Ученый Джеймс Клерк Максвелл изобрел концепцию тока смещения, d D / dt, чтобы согласовать закон Ампера с сохранением заряда в случаях, когда заряд накапливается, например, в лейденской банке.Он интерпретировал это как реальное движение зарядов даже в вакууме, где он предположил, что это соответствует движению дипольных зарядов в эфире. Хотя от этой интерпретации отказались, поправка Максвелла к закону Ампера остается в силе (изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле). Ток смещения должен быть включен, например, чтобы применить текущий закон Кирхгофа к лейденской банке.

Городская легенда "рассасываемой лейденской банки"

Популярная, но вводящая в заблуждение демонстрация лейденской банки включает в себя ее разборку после того, как она была заряжена, и демонстрацию того, что энергия накапливается в диэлектрике, а не в пластинах.Первый задокументированный случай этой демонстрации содержится в письме Бенджамина Франклина. [4]

Лейденская банка состоит из пластиковой чашки, помещенной между двумя плотно прилегающими металлическими чашками. Когда сосуд заряжают высоким напряжением и осторожно разбирают, обнаруживается, что со всеми частями можно свободно обращаться, не разряжая сосуд. Если детали снова собрать, большая искра все еще может быть получена.

Эта демонстрация показывает, что заряд был перенесен на поверхность диэлектрика, а не на металлические проводники.Когда банка разбирается, простое прикосновение к чашке не дает достаточной площади контакта, чтобы удалить весь заряд. Эту площадь поверхности обычно обеспечивают проводники.

Однако, если не объяснить должным образом, это городская легенда. Такое поведение не типично для конденсаторов и не происходит при более низких напряжениях. В типичном конденсаторе заряд находится на поверхности проводников. Перенос заряда на диэлектрик в вышеупомянутом эксперименте происходит из-за высокого напряжения, присутствующего при отделении проводников от диэлектрика, которое перераспределяет заряд на поверхность диэлектрика посредством коронного разряда на краях пластин, когда они скользят. по диэлектрику при разборке. Жалобы на конденсатор - Уильям Дж. Бити, 1996

Бенджамин Франклин объясняет Лейденскую банку, Общество Атласа

Лейденскую банку по-разному называют конденсатором или конденсатором, и причины этих двух названий становятся очевидными, если понять логику его работы. Самые ранние лейденские кувшины середины восемнадцатого века представляли собой стеклянную бутылку с пробкой, наполненную водой. Медный провод, который был погружен в воду, проходил через пробку и подводился к машине, генерирующей (скажем так) отрицательный заряд.Сегодня мы знаем, что это означает, что генератор посылает электроны, протекающие через провод и воду, создавая отрицательный заряд на внутренней стороне стекла. Если бы бутылку изолировали от земли, скоро бы достигли точки, в которой емкость больше не могла бы поглощать отрицательный заряд или электроны. Но когда экспериментатор держал бутылку снаружи, результаты были совсем другими. Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, сила отрицательных зарядов внутри бутылки выталкивает электроны из ладони экспериментатора и соседнего стекла и в конечном итоге в землю.Положительный заряд, оставшийся на руке экспериментатора и соседнем стекле, будет притягивать электроны внутри стекла, более плотно упаковывая их вместе и освобождая место для еще большего количества электронов и большего отрицательного заряда.

Поскольку лейденская банка работала, сжимая электроны или отрицательный заряд более близко друг к другу, этот тип устройства позже стал называться конденсатором. (Термин, кажется, возник у Алессандро Вольта примерно в 1780 году). Поскольку результатом процесса стало увеличение способности емкости поглощать заряд, более современный термин для такого устройства - конденсатор

. Но даже не понимая, как работает лейденская банка, в нее были внесены несколько улучшений.Вместо того, чтобы использовать стекло как носитель заряда и как изолятор между двумя типами заряда, Уильям Ватсон выложил стеклянный сосуд изнутри и снаружи металлической фольгой; тогда стекло служило главным образом изолятором. Медная проволока, по которой поступал заряд, крепилась непосредственно к фольге металлической проволокой, а не водой.

В письме от апреля 1748 года «Франклин описал некоторые новые эксперименты, показывающие, что заряженная лейденская банка всегда имеет заряды противоположных знаков на двух проводниках и что заряды имеют одинаковую величину."(И.Б. Коэн," Франклин ", Словарь научной биографии, стр. 131) В этом смысле, сказал Франклин, экспериментаторы не" заряжали "и" разряжали "лейденскую банку. Раньше она содержала определенное количество электрической жидкости". зарядка »и равное количество после этого.« Зарядка »сосуда просто означала перераспределение жидкости, а« разрядка »требовалась, потому что исходное равновесие не могло быть восстановлено, если электрическая жидкость прошла через бутылку (и, практически говоря, через выступ бутылки).Восстановить его можно было только проводящей связью между внешним и внутренним.

Используя один из первых лейденских сосудов без футеровки из фольги, Франклин объявил о самом удивительном открытии из всех. «Вся сила бутылки и сила шока - в САМОМ СТЕКЛЕ». Франклин доказал это, исключив всех остальных кандидатов.

Сначала он поставил лейденскую банку на стеклянный изолятор. После того, как он осторожно удалил пробку и проволоку, сосуд все еще можно было опорожнить, если экспериментатор прикоснулся к внешней стороне и к воде.Затем он осторожно слил воду из заряженной лейденской банки в пустую незаряженную банку, стоящую на стекле. Этот сосуд не имел никаких признаков того, что получил силу электрошока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *