Лајденска тегла

Лајденската тегла или Лајден тегла, е уред за складирање на статички електрицитет помеѓу две електроди  внатре и надвор од стаклена тегла.  Лајденската тегла обично се состои од стаклена тегла со метална фолија зацементирана  на внатрешната и надворешната површина и метал терминал за проектирање вертикално низ капакот на теглата да се направи контакт со внатрешната фолија. Тоа беше оригиналниот вид на кондензатор (оригинално познат како "кондензатор").

Тоа бил измислен независно од страна на германскиот свештеник Евалд Георг фон Клајст на 11 октомври 1745 и од страна на холандскиот научник Питер ван Musschenbroek од  Лајден (Leyden) во 1745-1746.  Пронајдокот беше прогласен за градот.

Лајденската тегла беше искористена за да се спроведат  многу рани експерименти со електрична енергија, а неговото откривање е од фундаментално значење за проучување на Електростатика. Претходно, научниците морале да прибегнат  кон изолирани проводници на големи димензии за чување на трошоци.  Со лајденската тегла  се предвидени многу повеќе компактни алтернативи.  Лајденската тегла сè уште се користи во образованието за да се демонстрираат принципите на електростатиката.

 Историја 

Старите Грци веќе знаеле  дека парчиња килибар може да ги привлече лесните честички по нанесувањето. Килибар станува електрифициран од triboelectric ефект, механичка сепарација на надомест на диелектрик. Грчкиот збор за килибар е ηλεκτρον ( "elektron") и е потеклото на зборот "електрична енергија".

Околу 1650, Ото фон Герике изградил  суров електростатички генератор: сулфур топка која ротира на вратило. Кога Герике одржал рака врз топката и се свртела на вратило брзо, статичното електрично полнење се изградило. Овој експеримент беше инспирација за развој на неколку форми на "триење машини", која во голема мера помогна во студијата на електрична енергија.


Лајденската тегла  била ефикасно откриена независно од страна на: Германски ѓакон Евалд Георг фон Клајст, кој го направи првото откривање и холандските научници Питер ван Musschenbroek и Андреас Cunaeus кои сфатиле како работи само кога се одржува во рака.Man or Matter by Ernst Lehrs, Project Gutenberg

 Фон Клајст 
Евалд Георг фон Клајст открил огромна способност за чување на Лајденската тегла додека работи во рамките на теоријата на електрична енергија што ја виделе електрична енергија како течност, и се надевал дека стаклена тегла полна со алкохол ќе се "фати" за  оваа течност.Thomas S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions (Chicago, Illinois: University of Chicago Press, 1996) page 17.   Тој беше ѓакон во црквата на Camin во Померанија.

Во 1744 фон Клајст се  обидел  да акумулира енергија во мало медицинско шише наполнето со алкохол со шајка вметната во плута. Тоа  било  следење на експериментот развиен од страна на Георг Матијас Бозе каде што електричната енергија е испратена.

Клајст бил убеден дека значителен електричен полнеж може да се собере  и да се одржува во рамките на стакло што тој знаел дека ќе обезбеди пречка за бегство од "течноста". Тој доби значителен шок од уредот кога тој случајно допре низ плутата  додека сè уште држел  шише во другата рака. Тој кореспондирал со голем број на електрични експериментатори, но не го сфатил  значењето на спроведување на својата рака во која  држи шише, а тој и неговите дописници несклонени да го држат  уредот,  изјавиле  дека шокот би можеле да ги фрли низ собата. Требало  да помине извесно време пред Клајст  и неговите студентски соработници разработиле дека раката обезбедила суштински елемент.

Musschenbroek and Cunaeus

За оваа причина, долго време бил  заслужен како  професор по физика во Лајден , Питер ван Musschenbroek кој исто така имал  семејство кои фрлиле  бронза canonettes, и мал бизнис ( "Де Oosterse светилки -" Во знак на ориенталната  светилка ") што прави научни и медицински инструменти за нови универзитетски курсеви во физиката.

Андреас Cunaeus, се чини дека е  првиот кој добил  комуникации од фон Клајст за капацитет на складирање на тегла. Тој се обидел да се дуплираат експеримент со помош на чаша пиво, но не можел  да ја  направи таа работа. Тој тогаш работел како професор по физика на Универзитетот Лјаден. Cunaeus и Musschenbroek, исто така, се здобиле  со тешки шокови, и Musschenbroek  доставил  експеримент  на игуменот Nollet, Рене Антоан де Ferchault Reaumur и на пошироката француска научна заедница.

Тогаш Nollet дал  уред за електрични складирања со името "Лајденска тегла" и го промовирал како посебен вид на колбата на  својот пазар на богатите мажи со научни љубопитности. Поради тоа "Kleistian тегла" била  промовирана  како Лајденска тегла  која  е откриен од страна на Питер ван Musschenbroek и неговиот помошник Андреас Cunaeus на Универзитетот во Лајден.

Даниел Gralath бил првиот кој  поврзал неколку тегли паралелно. Терминот "батерија" е кованица од Бенџамин ФренклинBenjamin Franklin et al.; Leonard W. Labaree, ed., The Papers of Benjamin Franklin (New Haven, Connecticut:  Yale University Press, 1961) vol. 3, page 352 :  
Letter to Peter Collinson, April 29, 1749. paragraph 18  за овие комбинации, кој го споредил со батерија на топ (топови групирани во заедничка место). Терминот подоцна се користел  за комбинации на повеќе електрохемиски ќелии.

 Пред крајот на овој век почнало  да се користи нашироко во предаватели искра јаз и медицински електро опрема. До почетокот на 20 век, подобрените  диелектрици и потребата да се намали нивната големина и несаканата индуктивност и отпорност за употреба во новата  технологија на радиото  предизвика Лајденската тегла да се развива во модерната компактната форма на кондензатор.

Во високо редуцирана форма, на микро ниво, овој "кондензатор" е начинот на кој компјутерите ги чуваат своите податоци при пресметување.

 Дизајн 
Еден типичен дизајн се состои од стаклена тегла за  спроведување на калај фолија слој на надворешната и внатрешната површина.Премази на фолија запре кратко на устата на тегла, за да се спречи проигрување искрење помеѓу фолија. Електродни метални шипки преку затка во устата на теглата , електрично поврзани на некој начин (обично виси синџир) на внатрешната фолија, за да се овозможи тоа да се наплаќа. Теглата  е обвиткана  од страна на електростатички генератор, или друг извор на електричен полнеж, поврзан со внатрешната  електрода додека надворешната фолија е заземјена. Внатрешните и надворешните површини на теглата се  еднакви, но спротивни обвиткани.

Оригиналната форма на уредот е само стаклено шише делумно исполнето  со вода, со метална жица  која минува низ плутата . Улогата на надворешната плоча е обезбедена од страна на експериментатор. Било  откриено дека е подобро да ја  премачкаат  надворешноста на садот со метална фолија (Вотсон, 1746), оставајќи ја (случајно) нечистата  вода внатре во улога на диригент, поврзана  со синџир или жица со надворешен терминал, сфера да се избегнат загуби од корона празнење. Подоцна во внатрешноста на вода е заменета со втората обвивка метална фолија.

Понатамошен развој во Електростатика открива  дека диелектрични материјали не се од суштинско значење, но се зголемила  способноста на складирање (капацитети) и спречува  искрење помеѓу плочите. Две плочи разделени со мала далечина, исто така делува како кондензатор, дури и во вакуум.

Првично, износот на капацитетот се мерел со бројот на "тегли" на дадена големина, или преку вкупната обложена  област, претпоставувајќи разумно стандардна дебелина и составот на стаклото . Типичената Лајденска тегла  од една големина пивце има капацитет од околу 1 nF.

 Чување на откритието 

Во 1700 година американскиот државник и научник Бенџамин Френклин врши обемна истрага на двете исполнети со вода и фолија Лајденски  тегли, кој можеше да се заклучи дека се чуваат во  чаша, а не во вода. А популарна експеримент, се должи на Френклин, кој се чини дека да се демонстрира ова вклучува земање тегла разлика, откако бил обвинет и покажува дека малку полнење може да се најде на метални плочи, и поради тоа мора да биде во диелектрик. Првиот документиран пример на оваа демонстрација е во 1749 писмо од Френклин.Letter IV: Benjamin Franklin to Peter Collinson, April 29, 1749 (Bigelow vol II p. 237-253) (PDF containing extracts) Френклин дизајниран "dissectible" Leyden тегла (десно), која широко се користат во демонстрации. Теглата  е изградена од една стаклена чаша. Кога тегла е обвиена  за висок напон и внимателно демонтиран, тоа е откриено дека сите делови можат слободно да се ракуваат без празнење на садот. Ако парчиња повторно се соберат , голема искра може да се добие  од него.

Оваа теорија се изучувала  во текот на 1800-тите. Сепак, оваа појава е посебен ефект предизвикан од страна на висок напон на Лајденската  тегла .


Ако Лајденската тегла е разрешена  од страна на shorting на внатрешниот и надворешниот слој и се остава да седат за неколку минути, теглата  ќе се опорави  од претходното  полнење, а втора  искра може да се добие  од него.  Често ова може да се повторува, како  серија од 4 или 5 искри.Овој ефект е предизвикан од диелектрична апсорпција.

 Поврзано  

 Франклински ѕвона
 Лајденска топка

 Врски 

 Надворешни врски 


 Leyden Jar - Interactive Java Tutorial  National High Magnetic Field Laboratory
 Dissectable Leyden Jar Capacitor 

Категорија:Кондензатори
Категорија:Диелектрици
Категорија:Холандски пронајдоци
Категорија:Складирање на енергија
Категорија:Стаклени тегли
Категорија:Историски научни инструменти
Категорија:Германски пронајдоци