Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары кернеулі электр зарядын сақтайтын көне электр құрылғысы.
Antique electrical device that stores a high voltage electric charge
Лейден ыдысы (немесе Лейден ыдысы, немесе көнеше Клейстиан ыдысы) – шыны ыдыстың ішкі және сыртқы электр өткізгіштері арасында жоғары кернеулі электр зарядын (сыртқы көзден) сақтайтын электр компоненті. Ол әдетте ішкі және сыртқы беттеріне жабыстырылған металл фольгасы бар шыны ыдыстан және ішкі фольгамен байланысу үшін ыдыс қақпағы арқылы тік созылған металл терминалынан тұрады. Бұл конденсатордың (немесе жинауыш деп те атайды) бастапқы түрі. Оның табылуын 1745 жылдың 11 қазанында неміс дін қызметкері Эвальд Георг фон Клейст, ал 1745-1746 жылдары Нидерландының Лейден қаласынан (Лейден) голланд ғалымы Питер ван Мусшенбрук дербес түрде жасаған. Лейден ыдысы электрмен байланысты көптеген алғашқы тәжірибелерді жүргізу үшін қолданылды, ал оның ашылуы электростатиканы зерттеуде маңызды рөл атқарды. Бұл экспериментшінің қалауынша босатылатын үлкен мөлшерде электр зарядын жинақтау және сақтаудың алғашқы құралы болды, соның арқасында электр өткізгіштігі туралы алғашқы зерттеулердегі маңызды шектеулер жеңілді. Лейден ыдыстары электростатика принциптерін көрсету үшін білім беру саласында әлі де қолданылады.
A Leyden jar (or Leiden jar, or archaically, Kleistian jar) is an electrical component that stores a high voltage electric charge (from an external source) between electrical conductors on the inside and outside of a glass jar. It typically consists of a glass jar with metal foil cemented to the inside and the outside surfaces, and a metal terminal projecting vertically through the jar lid to make contact with the inner foil. It was the original form of the capacitor (also called a condenser). Its invention was a discovery made independently by German cleric Ewald Georg von Kleist on 11 October 1745 and by Dutch scientist Pieter van Musschenbroek of Leiden (Leyden), Netherlands in 1745–1746. The Leyden jar was used to conduct many early experiments in electricity, and its discovery was of fundamental importance in the study of electrostatics. It was the first means of accumulating and preserving electric charge in large quantities that could be discharged at the experimenter's will, thus overcoming a significant limit to early research into electrical conduction. Leyden jars are still used in education to demonstrate the principles of electrostatics.
Бұрынғы еңбектері
Ежелгі гректердің зәулім қыш бөлшектерін сүрткеннен кейін жеңіл бөлшектерді тарта алатынын білгені мәлім. Күлтірді трибоэлектрлік эффект арқылы электрлендіреді, бұл диэлектрлік материалдағы зарядты механикалық түрде бөлу болып табылады. Грек тілінде күлтір сөзі "ἤλεκτρον" ("ēlektron") деп аталады және "электр" сөзінің бастауы осы сөзден шыққан. Милеттік Талес, Сократтан бұрынғы философ, өмірсіз нәрселердің де жаны бар деген сенімінен электр зарядталу құбылысына кездейсоқ түсініктеме берген деп есептеледі, содан ұшқын туралы танымал теңеу пайда болды. Шамамен 1650 жылы Отто фон Герике қарапайым электр генераторын жасады: білігінде айналатын күкірт шар. Герике шарға қолын тигізіп, білікті жылдам бұрғанда, статикалық электр заряды жинала бастады. Бұл тәжірибе электрді зерттеуге үлкен көмек болған «сүргіш машиналардың» бірнеше түрін жасауға түрткі болды. Георг Маттиас Боз (22 қыркүйек 1710 – 17 қыркүйек 1761) электростатиканың дамуының алғашқы кезеңдеріндегі белгілі электр тәжірибешісі болды. Ол статикалық зарядтарды уақытша сақтаудың алғашқы әдісін – оқшауланған өткізгіш (негізгі өткізгіш деп аталады) арқылы жасаған адам ретінде танылады. Оның көрсетулері мен тәжірибелері неміс ғылыми қауымдастығының және халықтың электр зерттеулерін дамытуға деген қызығушылығын арттырды.
The Ancient Greeks already knew that pieces of amber could attract lightweight particles after being rubbed. The amber becomes electrified by the triboelectric effect, mechanical separation of charge in a dielectric material. The Greek word for amber is ἤλεκτρον ("ēlektron") and is the origin of the word "electricity". Thales of Miletus, a pre Socratic philosopher is thought to have accidentally commented on the phenomenon of electrostatic charging, due to his belief that even lifeless things have a soul in them, hence the popular analogy of the spark. Around 1650, Otto von Guericke built a crude electrostatic generator: a sulphur ball that rotated on a shaft. When Guericke held his hand against the ball and turned the shaft quickly, a static electric charge built up. This experiment inspired the development of several forms of "friction machines", which greatly helped in the study of electricity. Georg Matthias Bose (22 September 1710 – 17 September 1761) was a famous electrical experimenter in the early days of the development of electrostatics. He is credited with being the first to develop a way of temporarily storing static charges by using an insulated conductor (called a prime conductor). His demonstrations and experiments raised the interests of the German scientific community and the public in the development of electrical research.
Ашылу
Лейден құмырасы екі топтың тәуелсіз зерттеулерінің нәтижесінде табылды: алғашқы ашушы неміс диаконы Эвальд Георг фон Клейст және голланд ғалымдары Питер ван Мусшенбрук пен Андреас Кунейс, олар оның неге тек қолда ұстағанда ғана жұмыс істейтінін түсіндірді.
The Leyden jar was effectively discovered independently by two parties: German deacon Ewald Georg von Kleist, who made the first discovery, and Dutch scientists Pieter van Musschenbroek and Andreas Cunaeus, who figured out why it only worked when held in the hand.
Фон Клейст
Эвальд Георг фон Клейст Помераниядағы Камин соборының диаконы болды, бұл аймақ қазір Германия мен Польша арасында бөлінген. Фон Клейст электр энергиясына сұйықтық аналогиясын алғаш рет қолданғанымен және Бозеге саусағымен судан ұшқын шығарып көрсеткенімен белгілі. Ол Лейден банкасының зор сақтау мүмкіндігін алкогольге толы шыны банканың осы сұйықтықты "ұстайтынын" көрсетуге тырысқанда ашты. 1745 жылдың қазан айында фон Клейст алкогольге толы кішкентай дәрілік бөтелкеде электр қуатын жинақтауға тырысты. Ол Георг Маттиас Бозе жасаған тәжірибеге сүйене отырып, алкогольді спирттерді тұтандыру үшін су арқылы электр тогын жіберді. Ол бөтелкені үлкен негізгі өткізгіштен (Бозе ойлап тапқан) зарядтауға тырысты. Фон Клейст шынының "ағудың" алдын келетінін білгендіктен, оның ішінде айтарлықтай электр заряды жиналып, сақталуы мүмкін деген сенімде болды. Ол бөтелкені бір қолымен ұстап тұрғанда, екінші қолымен тырнаққа тиіп кетіп, күшті соққыға ұшырады. Ол 1745 жылдың қарашасынан 1746 жылдың наурызына дейінгі бірнеше хаттар арқылы нәтижелерін кем дегенде бес түрлі электр тәжірибешісіне жеткізді, бірақ 1746 жылдың сәуіріне дейін олар оның нәтижелерін қайталағанын растамайды. Польша-Литва физигі Даниэль Гралат фон Клейсттің 1745 жылдың қарашасында Пауль Свиетлицкиге жазған хатынан оның тәжірибесі туралы білді. 1745 жылдың желтоқсанында тәжірибені қайта жасауға жасаған алғашқы тырысы сәтсіз аяқталғаннан кейін, ол фон Клейсттен қосымша ақпарат сұрады (және түтік жартылай алкогольмен толтырылса, тәжірибе жақсы жұмыс істейтінін естіді). Гралат (Грелафпен бірлесіп) 1746 жылдың 5 наурызында бір қолымен кішкентай шыны дәрілік бөтелкені ұстап, оны электростатикалық генераторға жақындатып, екінші қолын тырнаққа жақындатып, күтілген нәтижеге қол жеткізді. Фон Клейст бөтелкені ұстап тұрған қолының өткізгіштік қасиетін түсінбеді, ал ол және оның корреспонденттері шок оларды бөлмеден шығарып жіберуі мүмкін екенін естіген соң құрылғыны ұстауға құлшынбады. Лейдендегі фон Клейсттің студенттеріне қолдың маңызды элемент екенін анықтауға біраз уақыт кетті.
Ewald Georg von Kleist was the deacon at the cathedral of Camin in Pomerania, a region now divided between Germany and Poland. Von Kleist is credited with first using the fluid analogy for electricity and demonstrated this to Bose by drawing sparks from water with his finger. He discovered the immense storage capability of the Leyden jar while attempting to demonstrate that a glass jar filled with alcohol would "capture" this fluid. In October 1745, von Kleist tried to accumulate electricity in a small medicine bottle filled with alcohol with a nail inserted in the cork. He was following up on an experiment developed by Georg Matthias Bose where electricity had been sent through water to set alcoholic spirits alight. He attempted to charge the bottle from a large prime conductor (invented by Bose) suspended above his friction machine. Von Kleist knew that the glass would provide an obstacle to the escape of the "fluid", and so was convinced that a substantial electric charge could be collected and held within it. He received a significant shock from the device when he accidentally touched the nail through the cork while still cradling the bottle in his other hand. He communicated his results to at least five different electrical experimenters, in several letters from November 1745 to March 1746, but did not receive any confirmation that they had repeated his results, until April 1746. Polish Lithuanian physicist Daniel Gralath learned about von Kleist's experiment from seeing von Kleist's letter to Paul Swietlicki, written in November 1745. After Gralath's failed first attempt to reproduce the experiment in December 1745, he wrote to von Kleist for more information (and was told that the experiment would work better if the tube half filled with alcohol was used). Gralath (in collaboration with ) succeeded in getting the intended effect on 5 March 1746, holding a small glass medicine bottle with a nail inside in one hand, moving it close to an electrostatic generator, and then moving the other hand close to the nail. Von Kleist didn't understand the significance of his conducting hand holding the bottle — and both he and his correspondents were loath to hold the device when told that the shock could throw them across the room. It took some time before von Kleist's student associates at Leyden worked out that the hand provided an essential element.
Мушшенбрук пен Куней
Лейден ыдысының өнертабысы ұзақ уақыт бойы Лейден университетінің физика профессоры Питер ван Мусшенбрукке есептелді, ол отбасылық қорыту шеберханасында мыс зеңбіректер құйды, сонымен қатар физикадағы жаңа университет курстарына және өздерінің "кабинеттерін" құруға құштар ғалымдарға арналған ғылыми және медициналық құралдар жасайтын шағын бизнеспен ("De Oosterse Lamp – "Шығыс шам") айналысты. Клейст сияқты, Мусшенбрук та Бозе экспериментіне қызығушылық танытып, оны қайталауға тырысты. Осы кезеңде заңгер Андреас Кунейс бұл эксперимент туралы Мусшенбруктан естіп, үйдегі заттарды пайдаланып оны қайталауға әрекеттенді. "Дюфай ережесін" білмей, Куней эксперименттік құралды оқшаулау қажеттігін түсінбеді, сондықтан оны зарядтағанда ыдысты қолында ұстады және осылайша мұндай құрылыммен күшті соққы алуға болатынын бірінші болып анықтады. Ол өзінің процедурасы мен тәжірибесі туралы Мусшенбруктың әріптесі, швейцариялық-голландиялық табиғат зерттеушісі Жан Николас Себастьян Аламанға хабарлады. Аламан мен Мусшенбрук та күшті соққыға ұшырады. Мусшенбрук 1746 жылғы 20 қаңтардағы хатында француз энтомологы Рене Антуан Фершо де Реамурға осы эксперимент туралы мәлімдеді, ол Мусшенбруктың Париж академиясындағы өкілі болды. Аббат Жан Антуан Ноле бұл есепті оқып, экспериментті растады, содан кейін 1746 жылғы сәуірде Париж академиясының ашық отырысында Мусшенбруктың хатын оқыды. Францияда Мусшенбруктың компаниясының "кабинет" құрылғыларын сату арнасы – Аббат Ноле (ол 1735 жылдан бастап көшірме құралдар жасап сатуды бастады). Ноле осы электр энергиясын сақтайтын құрылғыға "Лейден ыдысы" деген ат берді және оны ғылыми қызығушылық танытқан бай адамдарға ерекше құмыра ретінде насияттады. Сондықтан "Клейст ыдысы" Лейден ыдысы ретінде танымал болды және оны Питер ван Мусшенбрук пен оның танысы Андреас Куней ашқан деп есептелді. Алайда Мусшенбрук оны өзі өнертабырған деп ешқашан мәлімдемеген.
The Leyden jar's invention was long credited to Pieter van Musschenbroek, the physics professor at Leiden University, who also ran a family foundry which cast brass cannonettes, and a small business (De Oosterse Lamp – "The Eastern Lamp") which made scientific and medical instruments for the new university courses in physics and for scientific gentlemen keen to establish their own 'cabinets' of curiosities and instruments. Like von Kleist, Musschenbroek was also interested in, and attempting to repeat, Bose's experiment. During this time, Andreas Cunaeus, a lawyer, learned about this experiment from Musschenbroek, and attempted to duplicate the experiment at home with household items. Unaware of the "Rule of Dufay", that the experimental apparatus should be insulated, Cunaeus held his jar in his hand while charging it, and was thus the first to discover that such an experimental setup could deliver a severe shock. He reported his procedure and experience to Swiss Dutch natural philosopher Jean Nicolas Sebastian Allamand, Musschenbroek's colleague. Allamand and Musschenbroek also received severe shocks. Musschenbroek communicated the experiment in a letter from 20 January 1746 to French entomologist René Antoine Ferchault de Réaumur, who was Musschenbroek's appointed correspondent at the Paris Academy. Abbé Jean Antoine Nollet read this report, confirmed the experiment, and then read Musschenbroek's letter in a public meeting of the Paris Academy in April 1746
Musschenbroek's outlet in France for the sale of his company's 'cabinet' devices was the Abbé Nollet (who started building and selling duplicate instruments in 1735). Nollet then gave the electrical storage device the name "Leyden jar" and promoted it as a special type of flask to his market of wealthy men with scientific curiosity. The "Kleistian jar" was therefore promoted as the Leyden jar, and as having been discovered by Pieter van Musschenbroek and his acquaintance Andreas Cunaeus. Musschenbroek, however, never claimed that he had invented it,
Қосымша өзгерістер
Мусшенбруктың Лейден банкасын қалай сенімді жасау туралы есебінен кейін бірнеше ай өткен соң, басқа электр зерттеушілері өздерінің Лейден банкаларын жасап, тәжірибелер жүргізді. Оның бастапқы қызығушылықтарының бірі – мүмкін болатын жалпы зарядты арттыруға болатынын қарастыру еді. Иоганн Генрих Винклер, оның бір Лейден банкасымен алғашқы тәжірибесі 1746 жылғы 29 мамырдағы Корольдік қоғамға жолданған хатында баяндалған, 1746 жылғы 28 шілдеде үш Лейден банкасын электростатикалық батарея түрінде біріктірген. 1746 жылы Аббат Ноле Франция королі Людовик XV үшін екі тәжірибе көрсетті, біріншісінде ол Лейден банкасының зарядын 180 корольдік сақшыға, ал екіншісінде көптеген картуздық монахтарға жіберді; олардың барлығы дерлік бір уақытта секіріп тұрды. Корольдің де, тәжірибеге қатысушылардың да пікірлері тіркелмеген. Дэниел Грэлат 1747 жылы 1746 жылы екі немесе үш банканы біріктіру тәжірибесін жүргізгенін, мүмкін тізбектей қосып, содан кейін біріктірілген, әр жағына жұқа қорғасын пластинасы жабыстырылған 11 шыны панельден тұратын жүйені жасағанын хабарлады. Ол 1748 жылғы электр зерттеулері туралы 1749 жылғы хатында электростатикалық батареясын сипаттау үшін «электр батареясы» терминін қолданды. Франклиннің «батарея» сөзін таңдауы, хатының соңындағы әзілге негіделген болуы мүмкін, онда ол электр зерттеушілеріне қару-жарақ батареясынан жасалған салют туралы жазған. Бұл «электр батареясы» терминінің алғаш рет тіркелген пайдалануы. 1756 жылдың соңында Франц Эпинус, Йохан Вилькемен бірлесіп, тәуелсіз жұмыстардың және ынтымақтастықтың күрделі үйлесімінде, диэлектрик ретінде шынының орнына ауаны пайдаланып, Лейден банкасының нұсқасы – «ауа конденсаторын» жасады. Шынысыз жасалған бұл жұмыс істейтін құрылғы, Бенджамин Франклиннің зарядтың шыныда орналасқандығын айтқан Лейден банкасының түсіндірмесіне қарама-қайшы келді.
Within months after Musschenbroek's report about how to reliably create a Leyden jar, other electrical researchers were making and experimenting with their own Leyden jars. One of his expressed original interests was to see if the total possible charge could be increased. Johann Heinrich Winckler, whose first experience with a single Leyden jar was reported in a letter to the Royal Society on 29 May 1746, had connected three Leyden jars together in a kind of electrostatic battery on 28 July 1746. In 1746, Abbé Nollet performed two experiments for the edification of King Louis XV of France, in the first of which he discharged a Leyden jar through 180 royal guardsmen, and in the second through a larger number of Carthusian monks; all of whom sprang into the air more or less simultaneously. The opinions of neither the king nor the experimental subjects have been recorded. Daniel Gralath reported in 1747 that in 1746 he had conducted experiments with connecting two or three jars, probably in series. and developed a system involving 11 panes of glass with thin lead plates glued on each side, and then connected together. He used the term "electrical battery" to describe his electrostatic battery in a 1749 letter about his electrical research in 1748. It is possible that Franklin's choice of the word battery was inspired by the humorous wordplay at the conclusion of his letter, where he wrote, among other things, about a salute to electrical researchers from a battery of guns. This is the first recorded use of the term electrical battery. Starting in late 1756, Franz Aepinus, in a complicated combination of independent work and collaboration with Johan Wilcke, developed an "air condenser", a variation on the Leyden jar, by using air rather than glass as the dielectric. This functioning apparatus, without glass, created a problem for Benjamin Franklin's explanation of the Leyden jar, which maintained that the charge was located in the glass.
Дизайн
Кәдімгі конструкцияда ішкі және сыртқы беттері өткізгіш қалайымен жабылған шыны ыдыс болады. Фольга жабындары зарядтың фольгалар арасында секіруіне жол бермеу үшін ыдыстың аузына жетпей тоқтатылады. Ыдыстың аузындағы өткізгіш емес тығырық арқылы металл таяқша электрод созылып шығады, ол зарядтау үшін әдетте ілмек тізбек арқылы ішкі фольгаға электрлік түрде қосылады. Ыдыс электростатикалық генератормен немесе басқа электр заряды көзімен ішкі электродқа қосылып зарядталады, ал сыртқы фольга жерге жалғастырылады. Ыдыстың ішкі және сыртқы беттері тең, бірақ қарама-қарсы зарядтарды сақтайды. Бұл құрылғының бастапқы түрі – жартылай сумен толтырылған шыны бөтелке, оның үстін тығынмен жабылып, металл сым арқылы өтеді. Сыртқы пластинаның рөлін тәжірибешінің қолы атқарады. Біраз уақыттан кейін Джон Бевис (1747 жылы) ыдыстың сыртын металл фольгамен жабуға болатынын тапты, сондай-ақ екі жағынан металл фольгасы бар шыны табақ қолданып, сол эффектке қол жеткізе алатынын анықтады. Осы жетістіктер Уильям Уотсонды сол жылы суды пайдалануды тоқтатып, ішкі және сыртқы жағынан металл фольгамен жабылған ыдыс жасауға ынталандырды. Алғашқы тәжірибешілер (мысалы, Бенджамин Уилсон 1746 жылы) диэлектрик неғұрлым жұқа және беті неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп заряд жинақталуы мүмкін екенін хабарлады. Электростатиканың одан әрі дамуы диэлектрикалық материалдың қажет емес екенін көрсетті, бірақ сақтау қабілетін (сыйымдылығын) арттырды және пластиналар арасында доғаның пайда болуын болдырмады. Шамалы қашықтықта орналасқан екі пластина тіпті вакуумда да конденсатор ретінде әрекет етеді.
A typical design consists of a glass jar with conducting tin foil coating the inner and outer surfaces. The foil coatings stop short of the mouth of the jar, to prevent the charge from arcing between the foils. A metal rod electrode projects through the nonconductive stopper at the mouth of the jar, electrically connected by some means (usually a hanging chain) to the inner foil, to allow it to be charged. The jar is charged by an electrostatic generator, or other source of electric charge, connected to the inner electrode while the outer foil is grounded. The inner and outer surfaces of the jar store equal but opposite charges. The original form of the device is just a glass bottle partially filled with water, with a metal wire passing through a cork closing it. The role of the outer plate is provided by the hand of the experimenter. Soon John Bevis found (in 1747) that it was possible to coat the exterior of the jar with metal foil, and he also found that he could achieve the same effect by using a plate of glass with metal foil on both sides. These developments inspired William Watson in the same year to have a jar made with a metal foil lining both inside and outside, dropping the use of water. Early experimenters (such as Benjamin Wilson in 1746) reported that the thinner the dielectric and the greater the surface, the greater the charge that could be accumulated. Further developments in electrostatics revealed that the dielectric material was not essential, but increased the storage capability (capacitance) and prevented arcing between the plates. Two plates separated by a small distance also act as a capacitor, even in a vacuum.
Зарядты сақтау
Алғашында заряд Лейден банкаларының ішінде сақталатынына сенген. 1700-ші жылдары американдық мемлекет қайраткері және ғалым Бенджамин Франклин сумен толтырылған және фольгамен қапталған Лейден банкаларын жан-жақты зерттеді, бұл оған зарядтың суда емес, шыныда сақталатынын анықтауға көмектесті. Франклиннің арқасында кең таралған тәжірибе – банка зарядталғаннан кейін оны бөліп, металл пластиналарында аз заряд табылатынын көрсету, демек заряд диэлектрикте болуы керек. Бұл демонстрацияның алғашқы жазбасы 1749 жылғы Франклиннің хатында кездеседі. Франклин "бөлшектенетін" Лейден банкасын (оң жақта) жасады, ол демонстрацияларда жиі қолданылды. Банка екі металл стақанның арасына орналасқан шыны стақаннан құралады. Банкаға жоғары кернеу беріліп, сақтықпен бөліп алғанда, оның бөліктерін зарядты босатпай еркін ұстауға болады. Егер бөліктер қайта жиналса, онда үлкен ұшқын алуға болады. Бұл демонстрация конденсаторлардың зарядын диэлектрик ішінде сақтайтынын көрсетеді. Бұл теория 1800 жылдар бойы оқытылды. Дегенмен, бұл құбылыс Лейден банкасындағы жоғары кернеудің салдарынан туындаған ерекше эффект. Бөлшектенетін Лейден банкасында заряд, банканы бөлген кезде шыны стақанның бетіне короналық разряд арқылы ауысады; осы ауысу банка қайта жиналғаннан кейін қалдық зарядтың көзі болып табылады. Бөліктерді ұстағанда беткі зарядты толығымен жою үшін жеткілікті контакті жасалмайды. Содалы шыны ылғалды сіңіретін қасиетке ие және оның бетінде жартылай өткізгіш қабат пайда болады, ол зарядты ұстап тұрады. Зелены (1944) осы нәтижелерді растап, короналық зарядтың ауысуын байқады. Егер зарядталған Лейден банкасының ішкі және сыртқы қабаттары қысқа тұйықталып, бірнеше минутқа қалдырылса, банка өзінің бұрынғы зарядының бір бөлігін қалпына келтіреді және одан екінші ұшқын алуға болады. Көбінесе мұны қайталап, ұзындығы азаятын 4 немесе 5 ұшқынды белгілі интервалдармен алуға болады. Бұл эффект диэлектрлік сіңіруден туындайды.
It was initially believed that the charge was stored in the water in early Leyden jars. In the 1700s American statesman and scientist Benjamin Franklin performed extensive investigations of both water filled and foil Leyden jars, which led him to conclude that the charge was stored in the glass, not in the water. A popular experiment, due to Franklin, which seems to demonstrate this involves taking a jar apart after it has been charged and showing that little charge can be found on the metal plates, and therefore it must be in the dielectric. The first documented instance of this demonstration is in a 1749 letter by Franklin. Franklin designed a "dissectible" Leyden jar (right), which was widely used in demonstrations. The jar is constructed out of a glass cup nested between two fairly snugly fitting metal cups. When the jar is charged with a high voltage and carefully dismantled, it is discovered that all the parts may be freely handled without discharging the jar. If the pieces are re assembled, a large spark may still be obtained from it. This demonstration appears to suggest that capacitors store their charge inside their dielectric. This theory was taught throughout the 1800s. However, this phenomenon is a special effect caused by the high voltage on the Leyden jar. In the dissectible Leyden jar, charge is transferred to the surface of the glass cup by corona discharge when the jar is disassembled; this is the source of the residual charge after the jar is reassembled. Handling the cup while disassembled does not provide enough contact to remove all the surface charge. Soda glass is hygroscopic and forms a partially conductive coating on its surface, which holds the charge. Zeleny (1944) confirmed these results and observed the corona charge transfer. If a charged Leyden jar is discharged by shorting the inner and outer coatings and left to sit for a few minutes, the jar will recover some of its previous charge, and a second spark can be obtained from it. Often this can be repeated, and a series of 4 or 5 sparks, decreasing in length, can be obtained at intervals. This effect is caused by dielectric absorption.
Қуаттылығы
Лейден құмырасы – жоғары кернеулі құрылғы; алғашқы Лейден құмыраларының ең жоғары кернеуі 20 000-нан 60 000 вольтқа дейін жете алатыны есептеледі. Орталық таған электродының ұшында металл шар орналасқан, ол зарядтың короналық разряд арқылы ауаға ағып кетуін қамтамасыз етеді. Ол алғаш рет электростатикалық тәжірибелерде, содан кейін ұшқыш тізбекті радио хабарлағыштар және электротерапия машиналары сияқты жоғары кернеулі жабдықтарда қолданылды. Бастапқыда сыйымдылықтың мөлшері белгілі бір көлемдегі "құмыралардың" санымен немесе шынының стандартты қалыңдығы мен құрамын ескере отырып, жалпы жабынған беті арқылы өлшенді. Бір пинт көлеміндегі стандартты Лейден құмырасының сыйымдылығы шамамен 1 нФ құрайды.
The Leyden jar is a high voltage device; it is estimated that at a maximum the early Leyden jars could be charged to 20,000 to 60,000 volts. The center rod electrode has a metal ball on the end to prevent leakage of the charge into the air by corona discharge. It was first used in electrostatics experiments, and later in high voltage equipment such as spark gap radio transmitters and electrotherapy machines. Originally, the amount of capacitance was measured in number of 'jars' of a given size, or through the total coated area, assuming reasonably standard thickness and composition of the glass. A typical Leyden jar of one pint size has a capacitance of about 1 nF.
Қолданылуы
18 ғасырдың соңынан бастап, Лейден құмырасы Виктория дәуіріндегі медицинада электротерапия саласында түрлі ауруларды электр тогының соққысы арқылы емдеу үшін қолданылды. 19 ғасырдың ортасына қарай Лейден құмырасы настолько кең таралды ki, жазушылар оқырмандары оның негізгі принциптерін білетініне және түсінетініне сенді. 20 ғасырдың басында оны ұшқыш тізбектерде (spark gap transmitters) және медициналық электротерапия құралдарында кеңінен қолдана бастады. 20 ғасырдың басында радио технологиясының дамуы Лейден құмырасының өлшемдерін кішірейтуге, сондай-ақ қажетсіз индуктивтілік пен кедергіні азайтуға ықпал етті. Осы жетістіктер және жақсартылған диэлектриктер Лейден құмырасының қазіргі заманғы конденсатордың ықшам түріне эволюциялануына әкелді.
Beginning in the late 18th century it was used in the Victorian medical field of electrotherapy to treat a variety of diseases by electric shock. By the middle of the 19th century, the Leyden jar had become common enough for writers to assume their readers knew of and understood its basic operation. Around the turn of the century it began to be widely used in spark gap transmitters and medical electrotherapy equipment. The development of the new technology of radio in the early 20th century encouraged the reduction in the size of Leyden jars as well as the reduction of undesired inductance and resistance. These improvements along with improved dielectrics caused the Leyden jar to evolve into the modern compact form of capacitor.