Flaska Leyden -delar, drift, experiment

De Leydenflaska Det är en tunn glasflaska eller kanna, som innehåller ett väljusterat metallplåt i sin inre del och på utsidan en annan lika snäv metallfilm.

Det är den första elektriska enheten i historien som tjänade till att lagra elektriska laster helt enkelt genom att röra vid den, antingen av stången eller av det yttre arket, med en stång som tidigare laddats av friktion (triboelektrisk effekt) eller genom elektrostatisk induktion. Du kan också använda en spänningskälla som ett batteri eller batteri.

Figur 1. Figuren visar en typisk Leyden -flaska. Det inre arket är en av kondensatorplattorna och det yttre arket är den andra plattan. Källa: Wikimedia Commons. Rama [CC BY-SA 3.0 fr (https: // creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/fr/gärning.i)] [TOC]

Historia

Uppfinningen av Leyden -flaskan. Oberoende och samtidigt lyckades den tyska uppfinnaren Ewald Georg von Kleist också lagra statisk elektricitet med liknande flaskor och förutse holländaren.

Musschenbroek hade hjälp av en advokat vid namn Cunaeus, som han hade bjudit in till sitt laboratorium på Leyden. Denna Sagazo -karaktär var den första som insåg att belastningen ackumulerade som höll flaskan med handen medan du laddade stången eller nålen med den elektrostatiska maskinen.

Efter att professor Musschenbroek överraskade alla med sin uppfinning, genomfördes följande förbättring av Leyden -flaskan, eftersom enheten slutligen döptes,.

Bevis observerade att om han täckte flaskan på utsidan med ett tunt ark, fanns det inget behov av att hålla den med handen.

Han insåg också att det inte var nödvändigt att fylla det med vatten eller alkohol.

Efterföljande experiment avslöjade att mer belastning samlades som glaset var tunnare och den mest omfattande intilliggande metallytan.

Fester

Delarna av en Leyden -flaska visas i figur 1. Glas fungerar som en isolator eller dielektrisk mellan plattorna, förutom att tjäna till att ge dem det nödvändiga stödet. Plattorna är vanligtvis tunna tennskivor, aluminium eller koppar.

Kan tjäna dig: Vilka är de termiska egenskaperna och vad är det? (Med exempel)

För att tillverka kannlocket används också en isolator, till exempel torrt trä, plast eller glas. Locket överförs av en metallstång från vilken en kedja som tjänar till att få elektrisk kontakt med den inre plattan hänger.

Material som behövs för att tillverka Leyden -flaskan

- Glasflaska, som är så tunn som möjligt

- Metallplåt (aluminium, tenn, koppar, bly, silver, guld) för att täcka separat, den inre och yttre delen av flaskan.

- Horadada isolerande materiallock.

- Metallisk stång för att korsa det horade locket och det i den inre änden har en kedja eller kabel som gör metallisk kontakt med flaskans inre ark. Den andra änden av stången slutar vanligtvis på sfären för att undvika elektriska bågar genom ackumulerade laster på spetsarna.

figur 2. Delar av en Leyden -flaska. Källa: Wikimedia Commons.

Fungerande

För att förklara ansamlingen av elektrisk laddning är det nödvändigt att börja med att fastställa skillnaden mellan isolatorer och ledare.

Metaller är förare eftersom elektroner (elementära negativa belastningsbärare) kan röra sig fritt inom dem. Vilket inte betyder att metallen alltid är laddad, i själva verket förblir den neutral när mängden elektroner är lika med protoner.

Å andra sidan saknar elektroner inuti isolatorerna den typiska rörligheten hos metaller. Men genom att gnugga mellan olika isolerande material kan det hända att elektronerna på ytan på en av dem går till ytan på den andra.

Återvända till Leyden -flaskan, förenklad den är ett metallplåt separerat av en isolator från ett annat ledande ark. Figur 3 visar ett schema.

Bild 3: Förenklat schema med flaska Leyden och hur det får lasten. Källa: Fanny Zapata.

Anta att den yttre plattan ansluter till marken, antingen håller den med handen eller med en kabel. När en stapel som var positivt laddad genom att gnugga, är stången som ansluter till den inre plattan polariserad. Detta leder till en separering av laster i uppsättningen Inre stavpaka.

Elektronerna på den yttre plattan lockas till de positiva belastningarna på motsatt platta och fler elektroner når den yttre plattan från markanslutningen.

Kan tjäna dig: växlande aktuella kretsar: typer, applikationer, exempel

När denna anslutning avbryts är plattan negativt laddad och när stången är separerad är den inre plattan positivt laddad.

Kondensatorer eller kondensatorer

Leyden -flaskan var den första kända kondensatorn. En kondensator består av två metallplattor separerade av en isolator och är välkända inom elektricitet och elektronik som oumbärliga kretselement.

Den enklaste kondensorn består av två platta plattor TILL separerade ett avstånd d Mycket mindre än storleken på plattorna.

Kapaciteten C Att lagra belastning i en platt platta kondensor är proportionell mot området TILL av plattor och omvänt proportionell mot separering d Bland plattorna. Proportionalitetskonstanten är Elbidrag ε och sammanfatta i följande uttryck:

C = ε⋅A / D

Kondensorn som bildas av Leyden -flaskan kan närmar sig av två koncentriska cylindriska plattor i radioapparater till inre och radio b För den yttre plattan och höjden L. Skillnaden i radioapparater är just glasets tjocklek d Vad är separationen mellan plattorna.

Kapaciteten C Från en cylindrisk plattkondensor ges av:

C = ε⋅2πl / ln (b / a)

Som härleds från detta uttryck, desto större längd har mer kapacitet enheten.

Leyden flaskkapacitet

I händelse av att tjockleken eller separationen d Vara mycket mindre än radio, då kan kapaciteten vara ungefärlig genom uttrycket av de platta plattorna enligt följande:

C ≈ ε⋅2πa l / d = ε⋅p l / d

I det föregående uttrycket p Det är omkretsen av den cylindriska plattan och L höjden.

Oberoende av formen, den maximala belastningen Q som kan ackumulera en kondensor är proportionell mot lastspänningen V, Att vara kapacitet C av kondensorn proportionalitetskonstanten.

Q = c⋅ v

Hem dendden flaska

Med enkla material att komma hemma och lite manuell skicklighet kan du emulera professor Musschenbroek och bygga en Leyden -flaska. För detta behövs det:

- 1 glas eller plastflaska, till exempel majonnäs.

- 1 Horadada plastisolerande lock genom vilket en styv tråd eller kabel kommer att passeras.

- Rektangulära remsor av kök aluminiumfolie för att täcka, klistra in eller hålla fast i och utanför flaskan. Det är viktigt att aluminiumtäckning inte når flaskans kant, det kan vara lite högre än hälften.

Kan tjäna dig: elektriska ledare

- En flexibel kabel utan att isolera som skarvas på insidan av stången, så att den tar kontakt med aluminiumfolien som täcker insidan av flaskväggen.

- Metal Sphere (går ovanpå locket för att undvika effekten av tips).

- Kabel utan isolering som kommer att länka till det yttre aluminiumarket.

- Regel och sax.

- Skotskband.

Obs: En annan version som undviker arbetet med att placera aluminiumfolien i insidan är att fylla flaskan eller en flaska med en lösning av vatten och salt, som kommer att fungera som en inre platta.

Procedur

Täck flaskan inifrån och ut med remsorna av aluminiumfolie, om det behövs är de fixerade med limbandet, och tar hand om att inte överstiga hälften av flaskan.

- Pierce försiktigt locket för att passera tråden eller kopparkabeln utan att isolera locket, för att kontakta den inre aluminiumfolien med utsidan, där den ledande sfären ska placeras precis ovanför locket.

- Mer kabel utan isolering används för att länka det yttre locket och göra ett slags handtag. Hela uppsättningen måste likna vad som visas i figurerna 1 och 4.

Figur 4. Leydenflaska. Källa: f. Zapata.

Experiment

När Leyden -flaskan kan byggas kan du experimentera med den:

Experiment 1

Om du har en gammal tv eller bildskärm vars skärm är katodstrålar kan du använda den för att ladda flaskan. För att göra detta, håll flaskan med en hand på den yttre plattan, medan du närmar sig och spelar kabeln som ansluter till den inre delen.

Kabeln bunden till utsidan måste närma sig kabeln som kommer från den inre delen av flaskan. Observera att en gnista inträffar och visar att flaskan har laddats elektriskt.

Experiment 2

I händelse av att du inte har en tillräcklig skärm kan du ladda Leyden -flaskan genom att ta den till en ullduk som bara har tagit klädtorkaren. Ett annat alternativ för lastkällan är att ta en bit plaströr (PVC) som tidigare har slipats för att ta bort fett och lack. Gnid röret med en pappershandduk tills den får tillräcklig belastning.

Referenser

1. Leydenflaska. Återhämtad från: är.Wikipedia.org
2. Elektriska instrument. Leyden burk. Återhämtat sig från: Brittanica.com
3. Endesa Educa. Experiment: Leyden -flaskan. Återhämtat sig från: YouTube.com.
4. Leyden burk. Hämtad från: i.Wikipedia.org.
5. LEYDEN -burkens fysik i "MacGyver". Återhämtat sig från: trådbundet.com
6. Tippens, s. Fysik: koncept och applikationer. 516 - 523.