Flaske Leyden deler, drift, eksperimenter

De Leyden flaske Det er en tynn glassflaske eller kanne, som inneholder et godt justert metallplate i sin indre del og på utsiden en annen like stram metallfilm.

Det er den første elektriske enheten i historien som tjente til å lagre elektriske belastninger bare ved å berøre den, enten ved stangen eller med det ytre arket, med en stang som tidligere er lastet ved friksjon (triboelektrisk effekt) eller ved elektrostatisk induksjon. Du kan også bruke en spenningskilde som et batteri eller batteri.

Figur 1. Figuren viser en typisk Leyden -flaske. Det indre arket er en av kondensatorplatene, og det eksterne arket er den andre platen. Kilde: Wikimedia Commons. Rama [CC By-SA 3.0 fr (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/fr/gjerning.i)] [TOC]

Historie

Oppfinnelsen av Leyden -flasken. Uavhengig og samtidig klarte den tyske oppfinneren Ewald Georg Von Kleist også å lagre statisk strøm med lignende flasker, og forventet nederlenderen.

Musschenbroek hadde hjelp av en advokat ved navn Cunaeus, som han hadde invitert til laboratoriet sitt på Leyden. Denne Sagazo -karakteren var den første som innså at belastningen akkumulerte og holdt flasken med hånden mens du lastet stangen eller nålen med den elektrostatiske maskinen.

Etter at professor Musschenbroek overrasket alle med sin oppfinnelse, ble følgende forbedring av Leyden -flasken, ettersom enheten endelig ble døpt, utført i 1747 takket være John Bevis, lege, forsker, og hvis det ikke var nok astronomen, oppdaget han krabben Nebula.

Bevis observerte at hvis han dekket flasken på utsiden med et tynt ark, var det ikke nødvendig å holde den med hånden.

Han innså også at det ikke var nødvendig å fylle den med vann eller alkohol (den opprinnelige flasken Musschenbroek var full av væske), og at bare den indre veggen på flasken med metallisk folio var påkrevd i kontakt med stangen som krysser kork.

Påfølgende eksperimenter avslørte at mer belastning akkumulert som glasset var tynnere og den mest omfattende tilstøtende metalloverflaten.

Fester

Delene av en Leyden -flaske er vist i figur 1. Glass fungerer som en isolator eller dielektrisk mellom platene, i tillegg til å tjene til å gi dem nødvendig støtte. Platene er vanligvis tynne tinnskiver, aluminium eller kobber.

Kan tjene deg: Hva er de termiske egenskapene og hva som er? (Med eksempler)

For å produsere kanne lokket brukes også en isolator, for eksempel tørt tre, plast eller glass. Lokket overføres av en metallstang som en kjede som tjener til å få elektrisk kontakt med den indre platen, henger.

Materialer som trengs for å produsere Leyden -flasken

- Glassflaske, å være så tynn som mulig

- Metallark (aluminium, tinn, kobber, bly, sølv, gull) for å dekke hver for seg, den indre og ytre delen av flasken.

- Horadada isolerende materiale lokk.

- Metallstang for å krysse det horarede lokket og at i den indre enden har en kjede eller kabel som tar metallisk kontakt med flaskenes indre ark. Den andre enden av stangen ender vanligvis i sfære, for å unngå elektriske buer med akkumulerte belastninger på tipsene.

Figur 2. Deler av en Leyden -flaske. Kilde: Wikimedia Commons.

Fungerer

For å forklare akkumulering av elektrisk ladning er det nødvendig å begynne med å etablere forskjellen mellom isolatorer og ledere.

Metaller er sjåfører fordi elektroner (elementære negative belastningsbærere) kan bevege seg fritt inn i dem. Noe som ikke betyr at metallet alltid er lastet, faktisk forblir det nøytralt når mengden elektroner er lik den av protoner.

På den annen side mangler elektroner inne i isolatorene den typiske mobiliteten til metaller. Ved å gni mellom forskjellige isolerende materialer kan det imidlertid skje at elektronene på overflaten til en av dem går til overflaten til den andre.

Tilbake til Leyden -flasken, forenklet det er et metallark atskilt med en isolator fra et annet ledende ark. Figur 3 viser et opplegg.

Figur 3: Forenklet ordning med flaske Leyden og hvordan den skaffer seg belastningen. Kilde: Fanny Zapata.

Anta at ytre plate kobles til bakken, enten holder den med hånden eller ved hjelp av en kabel. Når en stolpe som ble positivt ladet ved å gni, er stangen som kobles til den indre platen polarisert. Dette fører til en separasjon av belastninger i settet Intern Rod-Plaque.

Elektronene på ytre plate er tiltrukket av de positive belastningene på den motsatte platen og flere elektroner når ytre plate fra bakkeforbindelsen.

Kan tjene deg: vekslende strømkretser: Typer, applikasjoner, eksempler

Når denne forbindelsen blir avbrutt, blir platen negativt ladet, og når stangen er atskilt, blir den indre platen positivt ladet.

Kondensatorer eller kondensatorer

Leyden -flasken var den første kjente kondensatoren. En kondensator består av to metallplater atskilt med en isolator og er godt kjent i elektrisitet og elektronikk som uunnværlige kretselementer.

Den enkleste kondensatoren består av to flate områdeplater TIL separert en avstand d Mye mindre enn størrelsen på platene.

Kapasiteten C Å lagre belastning i en flat platekondensator er proporsjonal med området TIL av plater, og omvendt proporsjonal med separasjon d Blant platene. Proporsjonalitetskonstanten er Elektrisk godtgjørelse ε og oppsummer i følgende uttrykk:

C = ε⋅a / d

Kondensatoren som er dannet av Leyden -flasken, kan tilnærmes av to konsentriske sylindriske plater med radioer til intern og radio b For ytre plate og høyde L. Forskjellen i radioer er nettopp tykkelsen på glasset d Hva er skillet mellom platene.

Kapasiteten C Fra en sylindrisk platekondensator er gitt av:

C = ε⋅2πl / ln (b / a)

Som trukket fra dette uttrykket, desto større er lengden l mer kapasitet har enheten.

Leyden flaskekapasitet

I tilfelle tykkelsen eller separasjonen d Være mye mindre enn radioen, da kan kapasiteten være omtrentlig ved uttrykk for de flate platene som følger:

C ≈ ε⋅2πa l / d = ε⋅p l / d

I forrige uttrykk p Det er omkretsen til den sylindriske platen og L høyden.

Uavhengig av skjemaet, maksimal belastning Q som kan akkumulere en kondensator er proporsjonal med lastespenningen V, Å være kapasiteten C av kondensatoren proporsjonalitetskonstanten.

Q = c⋅ V

Hjem Dendden Bottle

Med enkle materialer for å komme deg hjemme og litt manuell ferdighet, kan du etterligne professor Musschenbroek og bygge en Leyden -flaske. For dette er det nødvendig:

- 1 glass eller plastflaske, for eksempel majones.

- 1 horadada plastisolerende lokk som en stiv ledning eller kabel vil bli passert.

- Rektangulære strimler av kjøkken aluminiumsfolie for å dekke, lime inn eller feste seg inni og utenfor flasken. Det er viktig at aluminiumdekning ikke når kanten av flasken, det kan være litt høyere enn halvparten.

Kan tjene deg: elektriske ledere

- En fleksibel kabel uten å isolere som er spleises til innsiden av stangen, slik at den tar kontakt med aluminiumsfolien som dekker innsiden av flaskeveggen.

- Metallfære (går på toppen av lokket for å unngå effekten av tips).

- Kabel uten å isolere som vil koble seg til det ytre aluminiumsark.

- Regel og saks.

- teip.

Merk: En annen versjon som unngår arbeidet med å plassere aluminiumsfolien på innsiden er å fylle flasken eller flasken med en løsning av vann og salt, som vil tjene som en indre plate.

Fremgangsmåte

Dekk flasken innvendig og utvendig med strimlene av aluminiumsfolie, om nødvendig er de festet med limtape, og pass på ikke å overstige halvparten av flasken.

- Stikk forsiktig lokket for å passere ledningen eller kobberkabelen uten å isolere dekselet, for å kontakte den indre aluminiumsfolien med det ytre, der den ledende sfæren skal plasseres rett over lokket.

- Mer kabel uten isolering brukes til å koble det ytre dekselet og lage et slags håndtak. Hele settet må være likt det som er vist i figur 1 og 4.

Figur 4. Leyden flaske. Kilde: f. Zapata.

Eksperimenter

Når Leyden -flasken kan bygges, kan du eksperimentere med den:

Eksperiment 1

Hvis du har en gammel TV eller skjerm hvis skjerm er katodestråler, kan du bruke den til å laste flasken. For å gjøre dette, hold flasken med den ene hånden på ytre plate, mens du nærmer deg og spiller kabelen som kobles til den indre delen.

Kabelen bundet til utsiden må nærme seg kabelen som kommer fra den indre delen av flasken. Merk at en gnist oppstår, og demonstrerer at flasken er ladet elektrisk.

Eksperiment 2

Ved ikke å ha en tilstrekkelig skjerm kan du laste Leyden -flasken ved å bringe den til en ullduk som bare har tatt klær tørketrommel. Et annet alternativ for lastekilden er å ta et stykke plastrør (PVC) som tidligere har blitt slipt for å fjerne fett og lakk. Gni røret med et papirhåndkle til det skaffer seg tilstrekkelig belastning.

Referanser

1. Leyden flaske. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org
2. Elektriske instrumenter. Leyden Jar. Gjenopprettet fra: Brittanica.com
3. Endesa Educa. Eksperiment: Leyden -flaske. Gjenopprettet fra: YouTube.com.
4. Leyden Jar. Hentet fra: i.Wikipedia.org.
5. Fysikken til Leyden -krukken i "MacGyver". Gjenopprettet fra: kablet.com
6. Tippens, p. Fysikk: konsepter og applikasjoner. 516 - 523.