Fles Leyden -onderdelen, werking, experimenten

De Leyden -fles Het is een dunne glazen fles of kan, die een goed aangepast metalen plaat in zijn interne deel bevat en aan de buitenkant een andere even strakke metalen film.

Het is het eerste elektrische apparaat in de geschiedenis dat diende om elektrische belastingen op te slaan, simpelweg door het aan te raken, hetzij door de staaf of door het buitenplaat, met een balk eerder geladen door wrijving (tribo -elektrisch effect) of door elektrostatische inductie. U kunt ook een spanningsbron gebruiken, zoals een batterij of batterij.

Figuur 1. De figuur toont een typische Leyden -fles. Het binnenplaat is een van de condensorplaten en het externe blad is de andere plaat. Bron: Wikimedia Commons. Rama [CC BY-SA 3.0 fr (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/fr/akte.in)] [TOC]

Geschiedenis

De uitvinding van de Leyden -fles. Onafhankelijk en tegelijkertijd slaagde de Duitse uitvinder Ewald Georg von Kleist er ook in om statische elektriciteit op te slaan met vergelijkbare flessen, anticiperend op de Nederlander.

Musschenbroek had de hulp van een advocaat genaamd Cunaeus, die hij had uitgenodigd in zijn laboratorium in Leyden. Dit Sagazo -personage was de eerste die zich realiseerde dat de belasting opgebouwd die de fles met de hand hield terwijl hij de staaf of naald laadde met de elektrostatische machine.

Nadat professor Musschenbroek iedereen verraste met zijn uitvinding, werd de volgende verbetering in de Leyden -fles, aangezien het apparaat eindelijk werd gedoopt, in 1747 uitgevoerd dankzij John Bevis, dokter, onderzoeker en als dat niet genoeg was, de astronoom die hij de krabnevel ontdekte, ontdekte hij de krabnevel.

Bevis merkte op dat als hij de fles op zijn buitenkant met een dunne laken bedekte, het niet nodig was om hem met zijn hand vast te houden.

Hij realiseerde zich ook dat het vullen met water of alcohol niet nodig was (de oorspronkelijke fles Musschenbroek was vol vloeistof) en dat alleen de binnenwand van de fles met metalen folio vereist was in contact met de staaf die de kurk kruist.

Daaropvolgende experimenten onthulden dat meer belasting werd opgebouwd naarmate het glas dunner was en het meest uitgebreide aangrenzende metaaloppervlak.

Partijen

De delen van een Leyden -fles worden getoond in figuur 1. Glas werkt als een isolator of diëlektricum tussen de platen, naast het dienen om hen de nodige ondersteuning te geven. De platen zijn meestal dunne plakjes, aluminium of koper.

Kan u van dienst zijn: wat zijn de thermische eigenschappen en wat zijn? (Met voorbeelden)

Om het kruiklid te produceren, wordt ook een isolator gebruikt, bijvoorbeeld droog hout, plastic of glas. Het deksel wordt overgebracht door een metalen staaf van waaruit een ketting die dient om elektrisch contact te maken met de interne plaat hangt.

Materialen die nodig zijn om de Leyden -fles te produceren

- Glazen fles, zo dun mogelijk

- Metalen plaat (aluminium, blik, koper, lood, zilver, goud) om afzonderlijk te bedekken, het interne en externe deel van de fles.

- Horadada isolerend materiaal deksel.

- Metallische staaf om het horared deksel over te steken en dat in het binnenste uiteinde een ketting of kabel heeft die metaalcontact maakt met het binnenste vel van de fles. Het andere uiteinde van de staaf eindigt meestal in bol, om elektrische bogen te voorkomen door opgebouwde belastingen op de uiteinden.

Figuur 2. Delen van een Leyden -fles. Bron: Wikimedia Commons.

Werking

Om de accumulatie van elektrische lading te verklaren, is het noodzakelijk om te beginnen met het vaststellen van het verschil tussen isolatoren en geleiders.

Metalen zijn stuurprogramma's omdat elektronen (elementaire negatieve belastingdragers) er vrij in kunnen bewegen. Wat niet betekent dat het metaal altijd wordt geladen, in feite blijft het neutraal wanneer de hoeveelheid elektronen gelijk is aan die van protonen.

Aan de andere kant missen elektronen in de isolatoren de typische mobiliteit van metalen. Door echter tussen verschillende isolerende materialen te wrijven, kan het gebeuren dat de elektronen van het oppervlak van een van hen naar het oppervlak van de andere gaan.

Terugkerend naar de Leyden -fles, vereenvoudigde het een metalen plaat gescheiden door een isolator van een ander geleidingsblad. Figuur 3 toont een schema.

Figuur 3: vereenvoudigd schema van fles Leyden en hoe het de belasting verwerft. Bron: Fanny Zapata.

Stel dat de buitenplaat verbindt met de grond, die deze met de hand of door middel van een kabel vasthoudt. Wanneer een balk die positief werd opgeladen door wrijven, is de staaf die verbindt met de interne plaat gepolariseerd. Dit leidt tot een scheiding van belastingen in de set Interne staaf-plaque.

De elektronen van de buitenplaat worden aangetrokken door de positieve belastingen van de tegenovergestelde plaat en meer elektronen bereiken de buitenplaat uit de grondaansluiting.

Kan u van dienst zijn: Wisselingsstroomcircuits: typen, toepassingen, voorbeelden

Wanneer deze verbinding wordt onderbroken, is de plaat negatief geladen en wanneer de staaf is gescheiden, is de binnenplaat positief geladen.

Condensatoren of condensatoren

De Leyden -fles was de eerste bekende condensator. Een condensator bestaat uit twee metalen platen gescheiden door een isolator en zijn bekend in elektriciteit en elektronica als onmisbare circuitelementen.

De eenvoudigste condensor bestaat uit twee platte gebiedsborden NAAR gescheiden een afstand D Veel minder dan de grootte van de platen.

De capaciteit C Om de belasting op te slaan in een platte plaatcondensor is evenredig met het gebied NAAR van platen, en omgekeerd evenredig met scheiding D Onder de borden. De evenredigheidsconstante is de Elektrische vergoeding ε en samenvatten in de volgende uitdrukking:

C = ε⋅a / D

De condensor gevormd door de Leyden -fles kan worden benaderd door twee concentrische cilindrische platen van radio's naar Intern en radio B Voor de buitenste plaat en hoogte L. Het verschil in radio's is precies de dikte van het glas D Wat is de scheiding tussen de platen.

De capaciteit C Van een cilindrische plaat wordt condensor gegeven door:

C = ε⋅2πl / ln (b / a)

Zoals afgeleid uit deze uitdrukking, hoe groter de lengte L meer capaciteit heeft het apparaat.

Leyden flescapaciteit

In het geval dat de dikte of scheiding D Wees veel minder dan de radio, dan kan de capaciteit worden benaderd door de uitdrukking van de platte platen als volgt:

C ≈ ε⋅2πa l / d = ε⋅p l / d

In de vorige uitdrukking P Het is de omtrek van de cilindrische plaat en L de hoogte.

Onafhankelijk van het formulier, de maximale belasting Q die een condensor kan verzamelen, is evenredig met de belastingspanning V, De capaciteit zijn C van de condensor de evenredigheidsconstante.

Q = C⋅ v

Home Dendden -fles

Met gemakkelijk materiaal om thuis te worden en wat handmatige vaardigheden, kunt u professor Musschenbroek emuleren en een Leyden -fles bouwen. Hiervoor is het nodig:

- 1 glazen of plastic fles, zoals mayonaise.

- 1 Horadada Plastic isolerend deksel waardoor een stijve draad of kabel wordt doorgegeven.

- Rechthoekige reepjes keukenaluminiumfolie om te bedekken, plakken of hechten binnen en buiten de fles. Het is belangrijk dat aluminium dekking niet de rand van de fles bereikt, deze kan iets hoger zijn dan de helft.

Kan u van dienst zijn: elektrische geleiders

- Een flexibele kabel zonder isolatie die aan de binnenkant van de staaf is gesplitst, zodat het contact maakt met de aluminiumfolie die de binnenkant van de flesmuur bedekt.

- Metalen bol (gaat bovenop het deksel om het effect van tips te voorkomen).

- Kabel zonder isolatie die naar het buitenste aluminiumblad wordt gekoppeld.

- Regel en schaar.

- plakband.

Opmerking: een andere versie die het werk vermijdt van het plaatsen van de aluminiumfolie aan de binnenkant is het vullen van de fles of fles met een oplossing van water en zout, die zal dienen als een binnenplaat.

Procedure

Bedek de fles van binnen en buiten met de reepjes aluminiumfolie, indien nodig zijn ze gefixeerd met de lijmband, waarbij ze ervoor zorgen dat de helft van de fles niet overschrijdt.

- Pier het deksel zorgvuldig om de draad- of koperen kabel te passeren zonder isolatiekabel, om contact op te nemen met de binnenaluminiumfolie met de buitenkant, waar de geleidingsbol net boven het deksel moet worden geplaatst.

- Meer kabel zonder isolatie wordt gebruikt om de buitenklep te koppelen en een soort handvat te maken. De hele set moet vergelijkbaar zijn met wat wordt getoond in figuren 1 en 4.

Figuur 4. Leyden -fles. Bron: f. Zapata.

Experimenten

Zodra de Leyden -fles kan worden gebouwd, kunt u ermee experimenteren:

Experiment 1

Als u een oude televisie of monitor heeft wiens scherm kathodestralen is, kunt u deze gebruiken om de fles te laden. Om dit te doen, houd de fles met één hand op de buitenplaat, terwijl je nadert en speelt de kabel die verbindt met het binnenste deel.

De aan de buitenkant vastgebonden kabel moet de kabel naderen die uit het interne deel van de fles komt. Merk op dat er een vonk optreedt, wat aantoont dat de fles elektrisch is geladen.

Experiment 2

In het geval van geen voldoende scherm hebben, kunt u de Leyden -fles laden door deze naar een wollen doek te brengen die alleen de kledingdroger heeft overgenomen. Een andere optie voor de laadbron is om een ​​stuk plastic buis (PVC) te nemen die eerder is geschuurd om vet en vernis te verwijderen. Wrijf over de buis met een papieren handdoek totdat deze voldoende belasting krijgt.

Referenties

1. Leyden -fles. Hersteld van: is.Wikipedia.borg
2. Elektrische instrumenten. Leidse fles. Hersteld van: Brittanica.com
3. Endesa educa. Experiment: Leyden Bottle. Hersteld van: YouTube.com.
4. Leidse fles. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg.
5. De fysica van de Leyden Jar in "MacGyver". Hersteld van: Wired.com
6. Tippens, p. Fysica: concepten en toepassingen. 516 - 523.