Лайденската стъкленица е създадена още в началото на 18 век от Франсис Хоуксби (Francis Hauksbee the Elder). Той успява да създаде машина за статично електричество, като използва стъклен глобус, манивела и парче кожа или плат. Но електричеството, създадено при триенето на стъклото в материята, не може да бъде съхранено и пренесено на друго място.
Няколко десетилетия по-късно двама учени успяват да направят тази крачка напред, като изобретяват независимо един от друг един и същ уред, който на практика е първият в света кондензатор. Германецът Евалд Юрген фон Клайст достига до него през 1744 година, а холандецът Питер ван Мьосхенбрук – през 1745-46. Името на уреда е Лайденска стъкленица заради Университета в Лайден, където Мьосхенбрук прави своите експерименти.
Първата Лайденска стъкленица
В най-простия си първоначален вид лайденската стъкленица се състои от стъклен съд, в който има малко вода. Съдът е затворена с коркова тапа, а през нея минава метална жица, която е потопена във водата. Тази жица играе ролята на електрод и се зарежда с известно количество електричество от външен източник.
Мьосхенбрук разказва как след зареждането докоснал съда и усетил в ръката си такова разтърсване, сякаш бил ударен от мълния. После описва как се създава подобна стъкленица и в една епоха на смело експериментиране успява да предизвика из цяла Европа и Америка вълна от кръвотечения от носа, замайвания и усещания, близки до сърдечен удар.
Всъщност лайденската стъкленица устройство се оказва крайъгълен камък в историята на електричеството поради способността си да съхранява електричния заряд. По това време учените вече от десетилетия можели да създават статично електричество с електростатични генератори, но не успявали да намерят начин да го съхраняват и пренасят, за да го използват по-удобно.
Усъвършенстване
С течение на времето лайденската стъкленица претърпява известни промени, които подобряват качеството на работата ѝ. Повечето от тях са в резултат от изследванията на Бенджамин Франклин, който доказва, че електрическият заряд не се съхранява във водата, както се смятало първоначално.
В крайна сметка последният и най-ефективен вариант на лайденската стъкленица включва два листа метално фолио, които играят ролята на електроди – един обвит около буркана и един по вътрешната му стена. Във вътрешността на стъкленицата няма течност, а металният проводник е свързан с вътрешното фолио, за да го зареди с електричен заряд. За да функционира системата, външният електрод трябва да е заземен.
С такъв уред Бенджамин Франклин прави зрелищни електрически демонстрации, като кара много хора да се хванат за ръце. Първият в редицата трябва да докосне горната част на заредения буркан, а последният – външната обвивка. В резултат през цялата верига хора преминава електроенергия, която всеки чувства като електрошоков удар. Макар и доста опасни, подобни демонстрации са популярни за времето си.
Как функционира Лайденската стъкленица
Днес процесът по натрупването и съхраняването на електрични заряди е добре изучен и познат, но нека все пак обясним как работи Лайденската стъкленица.
При подаване на електричен заряд към жицата по нея започват да се движат електрони (тоест да протича електрически ток). Те достигат до вътрешното фолио, но там срещат преграда – стъклото е изолатор и не позволява да преминат през него. Затова електроните се натрупват по фолиото и създават определен отрицателен заряд в него.
Същевременно електроните, които се съдържат във външното фолио, биват отблъснати от тези по вътрешното. Те оставят след себе си положителен заряд. Освен това отрицателните частици във вътрешния проводник привличат към себе си положителни частици от външния (т. нар. поляризация).
В резултат на тези индуктивни процеси външният проводник се зарежда с еднакъв по големина и противоположен по знак заряд, а полученото електрично поле остава изцяло в системата, докато не се докосне до външен проводник, чрез който да предаде заряда си наведнъж.
Приложение на стъкленицата
Като начало Лайденската стъкленица бързо се разпространява в лабораториите и улеснява значително научните изследвания върху електричевството. Години по-късно принципът ѝ на действие се използва за създаването и усъвършенстването на кондензаторите, които се използват във всички съвременни електроуреди.
Няма коментари