Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / История электричества / Лейденская банка - первый электрический конденсатор


 Школа для электрика в Telegram

Лейденская банка - первый электрический конденсатор


В эпоху первых электростатических машин трения, таких как машина Фрэнсиса Хоксби в форме вращающейся стеклянной сферы, которую для электризации нужно было натирать шерстью или сухой ладонью, интерес к экспериментам с электричеством возникал у очень многих европейских исследователей.

В частности, немецкий физик Георг Маттиас Бозе примерно в 1730 году придумал прислонять к вращающейся сфере подвешенный на изолирующих нитях проводник, который мог бы передавать электричество другим телам.

После исследовательских работ Бозе с электризацией проводящих тел, сразу двое экспериментаторов, независимо друг от друга, пришли к мысли о том, что от машины Хоксби через изолированный проводник электричество можно было бы попробовать собрать в банку и накопить, подобно воде.

Тогда уже было известно, что через стекло электричество не проходит. Первого экспериментатора звали Эвальд Юрген фон Клейст, он был физиком из Германии, вторым был Андреас Кюнеус — из Голландии, работник лейденского университета и помощник в лаборатории профессора Питера ван Мушенбрука.

Изобретение лейденской банки

Электрические заряды, генерируемые при натирании руками вращающегося шара машины Хоксби перетекают через железные цепи и дуло ружья (простейший проводник), подвешенного на шелковых нитях, заряжая стеклянную банку с водой.

И Клейст и Кюнеус — оба в итоге получили удары током, сопровождаемые электрическими искрами, от прикосновения к изолированному проводнику, по которому электричество перемещалось от машины Хоксби - в банку, тогда как саму банку они держали в другой руке.

Известно, что Кюнеус хотел достать входящий в банку медный стержень. Это было в 1745 году, который теперь считается годом изобретения лейденской банки.

Профессор Мушенбрук сообразил, что критически важным был тот факт, что экспериментаторы держали банку за наружную ее часть в руке во время накопления электричества. Тогда то он и предложил первый прообраз внешней обкладки конденсатора, заменив руку экспериментатора на свинцовую фольгу.

Мушенбрук и его помощник работали в Лейдене, поэтому изобретение назвали Лейденской банкой. Эвальд Юрген фон Клейст назвал свой конденсатор аналогичной конструкции «медицинской банкой».

В 1746 году было установлено, что количество электричества, собираемое в банке, пропорционально размеру ее обкладок и обратно пропорционально толщине изолирующего обкладки стекла.

Лейденская банка считается прототипом сворменного конденсатора.

Лейденская банка

Эксперименты с новым изобретением подхватили физики из многих стран. Бенджамин Франклин разработал первую теорию работы лейденской банки.

В 40-х годах XVIII века пытались разряжать лейденские банки на значительном расстоянии, включая в цепь длинные проволоки, а также пруды и реки. Такие опыты производил в 1746 году Иоган Генрих Винклер, а также Пьер Шарль Лемонье.

Хранитель кабинета физики из Англии, Уильям Уотсон, попытался даже определить скорость распространения электричества во время разряда — он пропустил ток по проводящему пути длиной в 12000 футов.

Лейденская банка в музее

 Лейденская банка

Стремление использовать электричество как ток, и ограниченность электростатики, и значение искры — ярко проявилось в предыстории электрического телеграфа.

В 1767 г. итальянский иезуит Иосиф Мария Бозолус предложил воспользоваться разрядом лейденской банки для передачи известий. Для этого он считал нужным провести две проволоки — одну от внутренней и другую от внешней обкладки банки. Концы проволок на станции, принимающей сигналы, должны были находиться на таком расстоянии, чтобы между ними могла проскочить искра.

Через несколько лет швейцарский физик Жорж-Луи Лесаж в Женеве провел между двумя отдаленными пунктами 24 проволоки. На конце каждой проволоки была подвешена пара бузиновых шариков с буквами, и каждый раз, как по одной из проволок проходил ток, банка, наэлектризованные шарики расходились и указывали передаваемую букву.

В конце 80-х годов была осуществлена передача известий по одной проволоке. Французский механик Ломонд пользуется различными отклонениями наэлектризованного смоляного шарика, измеряющими величину заряда, причем углы отклонения соответствуют передаваемым буквам.

В Испании врач и физик Франсиско Сальва предлагает систему лейденских банок и проволок для сообщения между городами, и в 1798 г. он строит при помощи французских инженеров линию между Мадридом и Аранхуэсом протяженностью в 42 км.

Этот опыт показал ему недостатки статического электричества, и в своей статье с характерным названием «Гальванизм в приложении к электричеству» Сальва предлагает воспользоваться уже изобретенным в это время вольтовым столбом.

В 90-х годах XVIII века становится ясным, что статическое электричество по своей природе не подходит для передачи сигналов и известий в отдаленные пункты. Даже удачные попытки не получают применения. В эти годы развивается несравненно более простой, надежный и выполнимый оптический телеграф.

Большой электростатический генератор с лейденскими банками

Большой электростатический генератор с лейденскими банками

Вплоть до 70-х годов XVIII века, никто не ставил каких-либо практических задач перед электростатическими машинами и приборами. Кое-кто, правда, применял электрические машины и лейденские банки для медицинских целей, но в большинстве случаев их применяли для лабораторных опытов или просто для эффектной демонстрации нового рода явлений при дворе, в монастырях и университетах и даже в платных публичных представлениях (в Германии и Голландии с 1745 г.).

Болезненные эксперименты с лейденской банкой привели к возникновению электромедицины, поскольку было установлено отчетливое влияние электрических разрядов на организм человека.

Использование лейденской банки в медицине

Использование лейденской банки в медицине

Аббат Нолле для демонстрации возможностей лейденской банки королю Франции устроил довольно необычное зрелище. Он собрал 180 гвардейцев, велел им взяться за руки, первому в руку дал заряженную лейденскую банку, а последнему следовало прикоснуться ко внутренней проволоке. Все 180 человек вскрикнули в один миг и проявили разнообразие жестов. Считается, что термин «электрическая цепь» взял свое начало именно от этого эксперимента.

Жан Антуан Нолле, проводит эксперимент с электричеством в 1750 году

Жан Антуан Нолле (второй слева), проводит эксперимент с электричеством в 1750 году. В правой руке он держит лейденскую банку.

Во всех этих случаях требовалась возможно большая электризация и как можно большее накопление противоположных зарядов. И венецианский юрист Пиватти, лечивший электричеством больных и сообщивший ряд достаточно фантастических сведений об этом и аббат Нолле, показавший королю свой необычный эксперимент, и испанец Сальва, пытавшийся передавать сообщения на расстояние — все они нуждались в как можно большем накоплении разноименных зарядов.

Это требование удовлетворялось последовательным усовершенствованием приборов. Поэтому устройство лейденской банки с течением времени изменялось. Сначала использовали воду, затем воду удалось заменить на дробь, а снаружи банку стали покрывать тонким слоем листового свинца. Далее дробь заменили на внутреннее покрытие из оловянной фольги, за тем оловянным сделалось и наружное покрытие банки.

Так лейденская банка приобрела тот законченный канонический вид, какой сегодня можно видеть в учебных классах физики в составе генератора Вимшурста.

Смотрите также другие статьи по истории электротехнике на сайте "Школа для электрика":

Природа электричества: таинственная сила янтаря

Стивен Грей и его электрические эксперименты

Развитие представлений о природе электричества в 18 веке

Электрофорная машина Гольца