Botol Bahagian Leyden, Operasi, Eksperimen

The Botol Leyden Ia adalah botol kaca atau kendi yang nipis, yang mengandungi lembaran logam yang disesuaikan dengan baik di bahagian dalamannya dan di luar filem logam yang sama ketat.

Ia adalah peranti elektrik pertama dalam sejarah yang berfungsi untuk menyimpan beban elektrik hanya dengan menyentuhnya, sama ada oleh batang atau oleh lembaran luar, dengan bar yang sebelum ini dimuatkan oleh geseran (kesan triboelektrik) atau oleh induksi elektrostatik. Anda juga boleh menggunakan sumber voltan seperti bateri atau bateri.

Rajah 1. Angka itu menunjukkan botol Leyden biasa. Lembaran dalaman adalah salah satu plat pemeluwap dan lembaran luaran adalah plat lain. Sumber: Wikimedia Commons. Rama [CC BY-SA 3.0 FR (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/fr/akta.dalam)] [TOC]

Sejarah

Ciptaan botol Leyden. Bebas dan serentak, pencipta Jerman Ewald Georg von Kleist juga berjaya menyimpan elektrik statik dengan botol yang sama, menjangkakan orang Belanda.

Musschenbroek mempunyai bantuan seorang peguam bernama Cunaeus, yang telah dijemput ke makmalnya di Leyden. Watak Sagazo ini adalah yang pertama menyedari bahawa beban yang terkumpul memegang botol dengan tangan sambil memuat bar atau jarum dengan mesin elektrostatik.

Selepas Profesor Musschenbroek mengejutkan semua orang dengan ciptaannya, peningkatan berikut dalam botol Leyden, kerana peranti itu akhirnya dibaptiskan, telah dijalankan pada tahun 1747 terima kasih kepada John Bevis, doktor, penyelidik dan jika itu tidak mencukupi ahli astronomi dia mendapati ketam nebula.

Bevis memerhatikan bahawa jika dia menutup botol di luarnya dengan lembaran nipis, tidak perlu memegangnya dengan tangannya.

Dia juga menyedari bahawa mengisi dengan air atau alkohol tidak diperlukan (botol asal Musschenbroek penuh dengan cecair) dan hanya dinding dalaman botol dengan folio logam diperlukan bersentuhan dengan batang yang melintasi gabus.

Eksperimen berikutnya menunjukkan bahawa lebih banyak beban terkumpul kerana kaca lebih nipis dan permukaan logam bersebelahan yang paling luas.

Pihak

Bahagian botol Leyden ditunjukkan dalam Rajah 1. Kaca bertindak sebagai penebat atau dielektrik di antara plat, selain berkhidmat untuk memberi mereka sokongan yang diperlukan. Plat biasanya irisan timah nipis, aluminium atau tembaga.

Boleh melayani anda: apakah sifat terma dan apa itu? (Dengan contoh)

Untuk mengeluarkan tudung kendi, penebat juga digunakan, contohnya kayu kering, plastik atau kaca. Tudung dipindahkan oleh batang logam dari mana rantai yang berfungsi untuk membuat hubungan elektrik dengan plat dalaman digantung.

Bahan yang diperlukan untuk mengeluarkan botol Leyden

- Botol kaca, seperti nipis mungkin

- Lembaran logam (aluminium, timah, tembaga, plumbum, perak, emas) untuk menutup secara berasingan, bahagian dalaman dan luaran botol.

- Penutup bahan penebat horadada.

- Batang logam untuk menyeberangi tudung horared dan di hujung dalaman mempunyai rantai atau kabel yang membuat sentuhan logam dengan lembaran dalaman botol. Hujung batang yang lain biasanya berakhir dengan sfera, untuk mengelakkan lengkungan elektrik dengan beban terkumpul pada petua.

Rajah 2. Bahagian botol Leyden. Sumber: Wikimedia Commons.

Berfungsi

Untuk menerangkan pengumpulan caj elektrik, perlu bermula dengan mewujudkan perbezaan antara penebat dan konduktor.

Logam adalah pemandu kerana elektron (pembawa beban negatif asas) boleh bergerak dengan bebas di dalamnya. Yang tidak bermakna bahawa logam selalu dimuatkan, sebenarnya ia tetap neutral apabila jumlah elektron sama dengan proton.

Sebaliknya, elektron di dalam penebat tidak mempunyai mobiliti biasa logam. Walau bagaimanapun, dengan menggosok antara bahan penebat yang berbeza, ia boleh berlaku bahawa elektron permukaan salah satu daripada mereka pergi ke permukaan yang lain.

Kembali ke botol Leyden, dipermudahkan ia adalah lembaran logam yang dipisahkan oleh penebat dari lembaran konduktif yang lain. Rajah 3 menunjukkan skim.

Rajah 3: Skim mudah botol Leyden dan bagaimana ia memperoleh beban. Sumber: Fanny Zapata.

Katakan plat luar menghubungkan ke tanah, sama ada memegangnya dengan tangan atau dengan kabel. Ketika bar yang dicas secara positif oleh menggosok, batang yang menghubungkan dengan plat dalaman dipolarisasi. Ini membawa kepada pemisahan beban dalam set Rod-plaque dalaman.

Elektron plat luar tertarik dengan beban positif plat bertentangan dan lebih banyak elektron mencapai plat luar dari sambungan tanah.

Boleh melayani anda: litar semasa berselang: Jenis, aplikasi, contoh

Apabila sambungan ini terganggu, plat dicas secara negatif dan apabila batang dipisahkan, plat dalaman dicas secara positif.

Kapasitor atau kapasitor

Botol Leyden adalah kapasitor pertama yang diketahui. Kapasitor terdiri daripada dua plat logam yang dipisahkan oleh penebat dan terkenal dalam elektrik dan elektronik sebagai elemen litar yang sangat diperlukan.

Pemeluwap paling mudah terdiri daripada dua plat kawasan rata Ke dipisahkan jarak d Jauh lebih rendah daripada saiz plat.

Keupayaan C Untuk menyimpan beban di dalam pemeluwap plat rata adalah berkadar dengan kawasan tersebut Ke plat, dan berkadar songsang dengan pemisahan d Antara plat. Pemalar perkadaran adalah Elaun elektrik ε dan meringkaskan ungkapan berikut:

C = ε ⋅ / d

Pemeluwap yang dibentuk oleh botol Leyden boleh didekati oleh dua plat silinder sepusat radio ke dalaman dan radio b Untuk pinggan luar dan ketinggian L. Perbezaan radio adalah ketebalan kaca d Apakah pemisahan antara plat.

Keupayaan C Dari pemeluwap plat silinder diberikan oleh:

C = ε ⋅ 2πl / ln (b / a)

Seperti yang disimpulkan dari ungkapan ini, semakin besar kapasiti panjang l mempunyai peranti.

Kapasiti botol Leyden

Sekiranya ketebalan atau pemisahan d Lebih kurang daripada radio, maka kapasiti boleh menjadi anggaran dengan ekspresi plat rata seperti berikut:

C ≈ ε ε 2πa l / d = ε ε p l / d

Dalam ungkapan sebelumnya p Ia adalah perimeter plat silinder dan L ketinggian.

Bebas daripada borang, beban maksimum Q yang boleh mengumpul kondensor adalah berkadar dengan voltan beban V, Menjadi kapasiti C pemeluwap yang tetap berkadar.

Q = c⋅ v

Botol Dendden Home

Dengan bahan yang mudah untuk mendapatkan di rumah dan beberapa kemahiran manual, anda boleh mencontohi Profesor Musschenbroek dan membina botol Leyden. Untuk ini diperlukan:

- 1 gelas atau botol plastik, seperti mayonis.

- 1 tudung penebat plastik Horadada di mana dawai atau kabel tegar akan diluluskan.

- Jalur segi empat tepat dapur aluminium dapur untuk menutup, tampal atau mematuhi di dalam dan di luar botol. Adalah penting bahawa liputan aluminium tidak sampai ke tepi botol, ia boleh menjadi lebih tinggi daripada separuh.

Boleh melayani anda: konduktor elektrik

- Kabel fleksibel tanpa penebat yang disambungkan ke bahagian dalam batang, sehingga ia membuat hubungan dengan kerajang aluminium yang meliputi bahagian dalam dinding botol.

- Sfera logam (berada di atas tudung untuk mengelakkan kesan petua).

- Kabel tanpa penebat yang akan dihubungkan ke lembaran aluminium luar.

- Peraturan dan Gunting.

- Pita scotch.

Nota: Versi lain yang mengelakkan kerja meletakkan kerajang aluminium di bahagian dalam adalah untuk mengisi botol atau botol dengan larutan air dan garam, yang akan berfungsi sebagai plat dalaman.

Prosedur

Tutup botol di dalam dan di luar dengan jalur kerajang aluminium, jika perlu mereka tetap dengan pita pelekat, berhati -hati untuk tidak melebihi separuh botol.

- Berhati -hati menembusi tudung untuk lulus kabel dawai atau tembaga tanpa penutup penebat, untuk menghubungi kerajang aluminium dalaman dengan luaran, di mana sfera konduktif harus diletakkan tepat di atas penutup.

- Lebih banyak kabel tanpa penebat digunakan untuk menghubungkan penutup luar dan membuat sejenis pemegang. Keseluruhan set mestilah serupa dengan apa yang ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 4.

Rajah 4. Botol Leyden. Sumber: f. Zapata.

Eksperimen

Sebaik sahaja botol Leyden boleh dibina, anda boleh bereksperimen dengannya:

Eksperimen 1

Sekiranya anda mempunyai televisyen lama atau monitor yang skrinnya adalah sinar katod, anda boleh menggunakannya untuk memuatkan botol. Untuk melakukan ini, tahan botol dengan satu tangan di atas pinggan luar, sambil menghampiri dan memainkan kabel yang menghubungkan dengan bahagian dalam.

Kabel yang diikat ke luar mesti mendekati kabel yang datang dari bahagian dalaman botol. Perhatikan bahawa percikan berlaku, menunjukkan bahawa botol telah dikenakan secara elektrik.

Eksperimen 2

Sekiranya tidak mempunyai skrin yang mencukupi, anda boleh memuatkan botol Leyden dengan membawanya ke kain bulu yang hanya mengambil pengering pakaian. Pilihan lain untuk sumber pemuatan adalah dengan mengambil sekeping tiub plastik (PVC) yang sebelum ini telah disandarkan untuk mengeluarkan lemak dan varnis. Gosokkan tiub dengan tuala kertas sehingga ia memperoleh beban yang mencukupi.

Rujukan

1. Botol Leyden. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.org
2. Instrumen Elektrik. Leyden Jar. Pulih dari: Brittanica.com
3. Endesa Educa. Eksperimen: Botol Leyden. Pulih dari: youtube.com.
4. Leyden Jar. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org.
5. Fizik Jar Leyden di "MacGyver". Pulih dari: berwayar.com
6. Tippens, ms. Fizik: Konsep dan aplikasi. 516 - 523.