Експериментальні колізії Лейденського досвіду. Загадка лейденськоїбанки

У 1913р. Петербурзький університет отримав нового співробітника - фізика А. Ф. Іоффе. При фахом інженера-технлогії, маючи схильність до наукової роботи, До цього він протягом декількох років трудився в Мюнхенському університеті під керівництвом кращого фізика-експериментатора Європи В.К.Рентгена. Там же він і захистив докторську дисертацію.

Тепер його науковим керівником став фізик О.Д.Хвольсон. У бесіді про майбутні дослідних роботах цей керівник запропонував йому «продовжити чудову традицію російських вчених» відтворювати кращі наукові закордонні роботи. Зрозуміло, що учневі Рентгена, самого першого лауреата Нобелівської премії з фізики, навіть чути про це було дивно. Він перепитав: «Чи не краще ставити нові ще не дозволені питання?». На що Хвольсон відповів: «Але хіба можна в фізиці придумати щось нове? Для цього треба бути Джі-Джі Томсоном ».

Дійсно, Дж.Томсон, першовідкривач електрона, був великим фізиком. Але потім виявилося, що і А.Ф.Иоффе теж умів ставити питання в науці і вся світова напівпровідникова техніка по суті почалася з нього. До того ж він з'явився організатором російської наукової школи, учнями якої пишалася б будь-яка країна світу, серед яких И.В.Курчатов і нобелівські лауреати Н.Н.Семёнов, П.Л.Капица.

Уміння задавати природі питання і отримувати на них відповіді за допомогою експерименту вважається найважливішим в житті науки. А діячі, які вміють це робити, як раз і є видатними вченими. Але неї так вже й неправий був і О.Д.Хвольсон. Фундамент сучасної фізики складається з висновків робіт першопрохідців, які регулярно перевіряються, перевіряються, уточнюються. У разі непідтвердження висновків руйнуються цілі розділи наук, а потім ретельно зводяться нові стіни, філій цієї науки, які ведуть до нових відкриттів, до нових побудов. Такий процес триває століттями і немає цьому кінця.

Тут ми розповімо історію про експеримент одного вченого, якого зацікавив перспективний науковий питання про фізичне явище і який намагався вирішити його за допомогою простого і переконливого досвіду, але призвів до ситуації, званої колізією. Це той випадок, коли отримані результати суперечать один одному.

Ніхто не зможе назвати точну дату наукового відкриття того факту, що електричні заряди можна накопичувати за допомогою спеціальних пристроїв, згодом названих лейденськоїбанки і пізніше отримали свій розвиток в приладах, іменуються. Але можна стверджувати, що після 1745р. за допомогою лейденськоїбанки вдалося з'ясувати високу швидкість поширення електрики, його вплив на організм людини і тварин, можливість підпалювання електричними іскрами горючих газів і т.д. Тисячі дослідників намагаються застосувати цей прилад для потреб народного господарства. Однак саму лейденську банку чомусь ніхто і не намагається вивчати.

Перше питання природі по самій банку задає великий американський вчений-самоучка Бенджамін Франклін. Нагадаємо, що лейденська банку в той час представляла собою звичайну закупорену пляшку з водою, в пробку якої був вставлений залізний стрижень, який стосується цієї води. Саму пляшку або тримали в руках, або ставили на свинцевий лист. Таким і було все її пристрій.

Франклін задався питанням з'ясувати, де ж в цьому простому апараті зі скла металу і води може накопичуватися електрику. У залізному стрижні, воді або самій пляшці? Зараз, коли існують різні вимірювальні прилади і половина населення користується комп'ютерами, це питання багатьох поставить в безвихідь. Подивимося, як вирішувалася ця задача в 1748р, коли єдиним вимірювальним приладом був сам експериментатор, що пропускає через себе хворобливі електричні удари. Здебільшого будемо приводити опис експериментів самим автором дослідів, щоб переконатися в їх геніальної простоти.

«Маючи намір досліджувати наелектризовану банку, щоб встановити, де прихована її сила, ми помістили її на скло і витягли пробку з проводом. Потім, взявши банку в одну руку і піднісши інший палець до її горловині, ми витягли з води сильну іскру з настільки ж сильним ударом, як якщо б провід залишався на своєму місці, а це показало, що сила ховається не в проводі ». Тут автор проводом називає вивідний стрижень банки.

«Після цього з метою з'ясування, чи не знаходиться електрику, як нам це думалось, в воді, ми знову наелектризували банку. Поставивши її на скло, вийняли з неї, як і раніше, провід з пробкою; потім всю воду з банки ми перелили в порожню пляшку, яка теж стояла на склі. Ми вважали, що якщо електрику знаходилося у воді, то при дотику до цієї пляшці ми отримаємо удар. Ніякого удару не було. Звідси ми зробили висновок, що електрика або було втрачено під час переливання, або ж залишилося в банку ».

«Вірним виявилося, як ми встановили, останнє, тому що при випробуванні цієї банки послідував удар, хоча в неї ми налили просту воду з чайника». Франкліну нічого не залишалося, як визнати, що заряд в банку міг бути тільки в її склі.

«Щоб з'ясувати потім, притаманне це властивість склу пляшки або її формі, ми взяли лист скла, поклали його на долоню, прикрили зверху платівкою свинцю і наелектризували останню. Піднесли до неї палець, в результаті чого послідувала іскра з ударом ». Таким способом було визначено, що форма скла на результат не впливає. Результатом вирішення цього завдання стало для Франкліна винахід плоского конденсатора, однією пластиною якого була долоню експериментатора, а інший - лист свинцю. Втім, надалі він долоню замінює також на свинцевий лист.

У кого могли виникнути сумніви в науковій чистоті експерименту янкі? Він сміливо міг стверджувати, що в електричній ємності «в сконденсованому вигляді» заряд знаходиться в СКЛІ. Ці досліди при необхідності міг повторити будь-хто і перевірити висновки Франкліна. Напевно такі досліди проводилися і висновки підтверджувалися багатьма вченими. Була навіть створена демонстраційна модель лейденськоїбанки, за допомогою якої показували учням спрощений варіант досвіду, потім опинилися з неправильним висновком. Адже якби Франклін замість води застосував в досвіді ртуть, результат міг бути прямо протилежним.

Експерименти з лейденської банкою були вельми ефектними і повністю відповідали ідеям освіченого абсолютизму, тому стали модними у вищому світі і в них брали участь навіть вінценосні особи. А абат Ж.А.Нолле навіть зайняв пост офіційного електрика при королі Людовику XV. Він то і дав назву приладу на ім'я університетського міста Лейдена в Голландії, де швидше за все і був винайдений цей прилад.

Десяток років експериментів не пропали даром. Було точно встановлено, що результати дослідів залежать від складу води (годилася будь-яка). Більш того, замість води в банку можна було насипати свинцеву дріб або просто всередині її зміцнити свинцеву фольгу. На дію банки це не відбивалося. Банки для посилення дії навчилися збирати в батареї.

Було встановлено, що банки більшого обсягу (отже, і з більшою поверхнею скла) давали більш сильні розряди. А ось залежність удару від товщини скла була зворотною. Більш тонкі скла давали сильніший розряд. Дивно, що за допомогою сили електричного удару дослідника, вчені досить точно підійшли до добре знайомої нам формулою ємності плоского конденсатора. Згодом історики науки жартома назвуть цей метод вимірювань ШОКМЕТРОМ. (Від французького ШОК - удар, поштовх).

для пояснень електричних явищ в науковому середовищі були висунуті кілька теорій, що знайшли застосування серед вчених. Серед них була і унітарна теорія електрики, запропонована самим Франкліном. Відповідно до цієї теорії електрику являло собою якусь невагому рідину, яка заповнювала все тіла. Якщо в тілах було більше або менше цієї рідини, то тіло набувало заряд. При надлишку цієї рідини тіло мало заряд позитивний, при нестачі - негативний. Ця теорія пізніше знайде свій розвиток в електронної теорії провідності.

За допомогою цієї теорії було легко пояснити явища, що відбуваються в конденсаторі (лейденської банку). При зарядці електрична рідина з однієї обкладки конденсатора перетікає в іншу обкладку. Наслідком є \u200b\u200bпозитивний заряд однієї обкладки і негативний інший. Скло між ними служить тільки ізолятором і нічим іншим. Розрядити такий конденсатор легко. Досить замкнути ці пластини провідником або тілом людини. Але результати досвіду Франкліна говорили про те, що заряд знаходиться в склі! Як же все це розуміти?

Деякі вчені, щоб підтвердити правильність унітарної теорії, намагалися прибрати з досвіду скло. Вони заряджали два металевих бруски, які висіли поруч. Безсумнівно, що вони представляли собою конденсатор, але без скла. На жаль, такої конденсатор експериментатора струмом, не бив і питання залишалося невирішеним.

У 1757 році в Петербурзі вийшов друком працю російського академіка Франца Епінуса «Досвід теорії електрики і магнетизму», в якій описаний досвід, який вирішив цю задачу. За основу він узяв свою думку про те, що електризація брусків була правильною, але потрясіння експериментатора ударом не було з причини малої місткості такого конденсатора. А збільшити ємність його можна збільшенням обкладок конденсатора і зменшенням відстані між ними. У зв'язку з тим, що експериментатор для звершення цього досвіду винаходить новий вид електричної ємності - конденсатора з повітряним діелектриком ми наводимо текст самого Ф.Епінуса.

«Отже, щоб отримати більшу поверхню, я подбав про виготовлення дерев'яних пластин, поверхня яких мала близько восьми квадратних футів, я підвісив їх, обклавши металевими листами на відстані півтора дюймів один від одного в положенні паралельному одна інший». Він зарядив такий конденсатор і розрядив через себе ..

«Я негайно отримав сильне потрясіння, абсолютно схоже на те, яке викликає лейденська банку. Крім того, цей прилад був в змозі відтворити і всі інші явища, які виходять в банку; немає потреби піддавати їх розгляду ». Зауважимо, що вісім квадратних футів це трохи менше квадратного метра.

Останнє зауваження про «всіх інших явищах» має велике значення. Воно підкреслює, що електрику з такого конденсатора ТОЧНО ТАКЕ Ж, як і з лейденської банки. Але тут не було скла, а припускати, що заряди знаходяться в навколишньому повітрі було непродуктивно. Пізніше, в 1838году такі речовини «при посередництві або через які діють електричні сили» М.Фарадей назве діелектриків. Епінус ж робить в книзі зауваження: «Я зрозумів, що з Франкліном сталося щось таке, що може трапитися з кожною людиною», натякаючи на латинське прислів'я - Errare humanum est - людині властиво помилятися.

Ф.Епінус вислав до Америки свій твір спеціально для Франкліна, але той вже практично перестав займатися дослідженнями з електрики, виключаючи практичне застосування винайденого ним громовідводу. Він став політиком. А Катерина II відлучила від академічної діяльності в Росії і Ф.Епінуса. Вона призначила його вчителем фізики для свого сина Павла, який став потім імператором. Але ж він був запрошений до Петербурга на зміну загиблого при дослідженнях атмосферної електрики Г.В.Ріхмана. Так і вийшло, що питання з приводу дослідів з лейденської банкою залишалося невирішеним ще довгий час.

І ось переді мною підручник з електрики 1918р. видання. Це переклад книги французького автора Жоржа Клода з довгою назвою «Електрика для всіх і кожного удобопонятно викладене». У ньому йде опис досвіду з лейденської банкою, як і у Франкліна, але вже при відсутності води взагалі. Див. Малюнок.

Зліва зображена лейденська банку в зборі. Літерами А, В і С позначені її складові частини. А і В - це внутрішня і зовнішня обкладання банки. С - це скляний стакан, службовець діелектриком. Така банку в зборі заряджається при демонстраційному досвіді, потім заряджена розбирається демонстратором в гумових рукавицях. Для доведення факту, що обкладання банки не мають заряду, їх контактують один з одним. Переконуються, що іскри немає. Потім банку збирають. На подив вона виявляється знову зарядженої і дає потужну іскру. Цей досвід ставив багатьох в глухий кут. А наука не терпить неясностей. Однак пояснення ситуації було дано тільки в 1922 році.

Того року в лондонському «Філософському журналі» була надрукована стаття фізика Дж.Адденбрука «Вивчення дослідів Франкліна з лейденської банкою», де автор прийшов до дивних результатів, розставивши всі крапки над i. Виявляється, скло в звичайних умовах завжди вкрите водяною плівкою, ми це спостерігаємо по запітніння вікон. До речі, ця плівка не завжди спостерігається візуально. Ось там то і залишаються заряди на розглядуваної конденсаторі і грають роль обкладок в стоїть окремо склянці. При вживанні Адденбрука склянки не з скла, а з парафіну, на якому не утворюється скляна плівка, виходить результат протилежний франкліновскому. У сухій атмосфері «ефект Франкліна» на розбірний лейденської банку теж не спостерігається.

Скринька, виявляється, відкривався просто. Але ключик до нього шукали майже 175 років.

література:

1.В.Франклін. Досліди і спостереження над електрикою. М., АН СРСР, 1956, стор. 29-30.

2. Ф.У.Т.Епінус. Теорія електрики і магнетизму. М., АН СРСР, 1951, стор. 70-92.

3. Жорж Клод. Електрика для всіх і кожного удобопонятно викладене колишнього вихованця школи хімії та фізики в Парижі. Переклад з франц. З-Петербург, Видання В.І.Губінского. Рік видання не зазначений. (1918)

4. Л.Крижановскій. Загадка лейденськоїбанки. «Квант» №11, 1991. з 28,29.

Для виготовлення лейденських банок можуть бути взяті будь-які скляні банки з-під консервованих фруктів, широкогорлі пляшки або просто чайні склянки. Ємність конденсатора - лейденської банки залежить від її обсягу. Тому для того, щоб накопичити більше електрики, треба робити більше і лейденську банку. Найбільш придатними для цього будуть скляні банки з-під консервів місткістю в 0,5 або 1 літр. Нам потрібно взяти чотири однакових банки.
Всі банки на 3/4 їх висоти необхідно обклеїти станіолем- олов'яної фольгою, що вживається для обгортки чаю, шоколаду та інших продуктів. Також оклеиваются банки і зсередини. Необхідно заклеїти станіолем по обидва боки дно банки. При цьому треба стежити, щоб на станіолі не виходило складок і розривів. Якщо ж десь будуть невеликі дірочки, їх заклеюють кружечками станіолю. Приклеювати станіоль можна конторським клеєм. Можна обійтися і без внутрішньої обклеювання банки, а просто насипати трохи в банку дрібно настріжені фольги і спустити в неї приймач з дроту.
Приймач для лейденськоїбанки можна виготовити різними способами. Приймач - це металевий стрижень з кулькою або петлею на кінці, службовець для з'єднання внутрішньої обкладки банки з кондуктором електричної машини. Зміцнити його в банку можна шляхом широкого кільця, зробленого на протилежному кінці стержня. Кільце це повинно щільно входити в банку до самого дна. Можна також звити спіраль по внутрішньому діаметру банки. Якщо для банки буде використана пляшка з широким горлом, то стрижень зміцнюється в пробці, якої закривається пляшка. Стрижень повинен доходити до дна банки і щільно притискатися до станіоль. Щоб не подряпати і не прорвати внутрішню обкладку банки, на кінці стержня також треба зробити маленьке колечко, що може пройти через горло пляшки. Якщо горло пляшки не дозволить вам обклеїти її нутро, то внутрішню обкладку банки замінить налита в неї вода з невеликим додаванням солі. Рівень води повинен відповідати рівню зовнішньої обкладки. Можна в пляшку насипати дробу до такого ж рівня.
Батарея з лейденських банок виготовляється просто. Всі приймачі банок з'єднуються між собою голим мідним дротом, а банки встановлюються на дошку, обклеєну станіолем. Така батарея буде накопичувати електрики в чотири рази більше, ніж одна банка. Виготовлення лейденських банок і батареї з них показано на рис. 5 а і б.

Мал. 5. лейденськоїбанки і їх з'єднання в батареї.
а-лейденські банки, б-батарея з лейденських банок, в-розрядник.

Питання 7. Що ви знаєте про Лейденської банку?

7F55 Лейденська банку - перший електричний конденсатор, винайдений голландськими вченими Мушенбреком і його учнем Кюнеусом в 1745 в Лейдені. Паралельно і незалежно від них подібний апарат, під назвою «медична банку» винайшов німецький учений Клейст. Лейденська банку представляла собою закупорену наповнену водою скляну банку, обклеєну всередині і зовні фольгою. Крізь кришку в банку був, було забито металевий стрижень. Лейденська банку дозволяла накопичувати і зберігати порівняно великі заряди, порядку мікрокулона. Винахід лейденської банки стимулювало вивчення електрики, зокрема швидкості його поширення та електропровідних властивостей деяких матеріалів. З'ясувалося, що метали і вода, кращі провідники електрики. Завдяки Лейденської банку вдалося вперше штучним шляхом отримати електричну іскру. Дуже багато матеріалу знайшов кожен з нас по даного питання. Цікавою виявилася історія створення цієї банки. Найпростішим конденсатором є лейденська банку. Це старовинний прилад. Назва його походить від голландського міста Лейдена, де вперше стали виготовляти такі конденсатори ще в середині XVIII століття. Лейденську банку неважко зробити самому. Для цього можна використовувати скляну банку. Стінки банки з зовнішньої і внутрішньої поверхні на 2/3 висоти оклейте фольгою. Вони будуть служити обкладинками конденсатора. Працювати потрібно акуратно, щоб не утворилося складок на фользі. Потім візьміть поліетиленову кришку, вставте в середину її металевий стрижень завдовжки 8-10 см. На верхній кінець стрижня насадите сталева кулька (або дерев'яний, обклеєний фольгою). З фольги зробіть кісточки і зміцните її на нижньому кінці стрижня. Довжина кісточки повинна бути такою, щоб при закритій кришці вона стосувалася внутрішньої поверхні банки. Закрийте банку кришкою - і прилад готовий. Щоб «наповнити» такий конденсатор електричними зарядами, заряджайте металевий коло електрофора і торкайтеся його краєм до кульки лейденської банки. При цьому на внутрішньої обкладки будуть накопичуватися позитивні заряди, А на зовнішній - негативні. ІСТОРІЯ лейденськоїбанки У середині ХУШ століття експериментальні дослідження нової, невідомої електричної сили переміщаються до Франції. У Парижі в ту пору жив католицький священик на ім'я Жан Антуан Нолле (1700 - 1770). Належав він до ордену єзуїтів, був добре освічений, начитаний і захоплювався фізикою. Абат Нолле - саме під таким ім'ям увійшов він в історію науки - був професором фізики, читав лекції в різних аудиторіях, супроводжуючи їх ефектними дослідами, не пропускав засідань Паризької академії, був знайомий і листувався буквально з усіма більш-менш відомими натуралістами. В кінці тридцятих років абат Нолле часто бував в будинку директора Паризького ботанічного саду Шарля Франсуа Дюфе, члена Паризької Академії, людини пристрасно захопленого дослідами з електричної матерією. Він здобував таємничу силу, натираючи скляну трубку полотняною ганчірочкою, і накопичував електрику в різних ізольованих тілах. Одного разу, коли Нолле відвідав свого друга, той показав йому петлі з шовкових шнурків, що звисали з стельової балки в його лабораторії. Однак це не бентежило експериментатора. Він заліз в петлі і розташувався в них так, щоб ні рукавом, ні порожнистої камзола оминути статі. Потім запропонував Нолле за допомогою тієї ж скляної трубки зарядити його електрикою. І коли після цього він захотів взяти в руку невелику скляну паличку, яку йому простягнув абат, з пальців Дюфе вискочила раптом велика блакитна іскра, яка з явно розчути тріском кольнула обох дослідників. Можна зрозуміти той жах, з яким пізніше абат Нолле розповідав про це всьому Парижу. У тому ж році Дюфе опублікував докладне повідомлення про вивчення електричних іскор і блакитного світіння, яке оточувало електрізуемость тіла. «Можливо, - писав він, - що в кінці кінців вдався знайти засіб для отримання електрики у великих масштабах і, отже, посилити міць електричного вогню, який у багатьох з цих дослідів представляється (якщо можна зіставляти щось маленьке з чимось дуже великим) як би однієї природи з громом і блискавкою ». І це було чи не першим в історії науки опублікованими висловлюванням про електричну природу блискавки. Починаючи приблизно з середини XVIII століття досліди з електрикою, одержуваних від тертя, стали улюбленими розвагами освічених людей. Дивовижні і абсолютно незрозумілі властивості електрізуемость тіл не тільки притягувати до себе пушинки і соломинки, але і світитися, народжувати іскри, супроводжувані тріском, який віддалено нагадував грім, - все це приводило людей в справжнє захоплення. Але як навчитися здобувати великі порції електрики? Після Геріке і Гауксбі електричні машини, засновані на добуванні чудесної сили шляхом тертя, довгий час залишалися слабосилими установками. Їм ще треба пройти довгий шлях розвитку, перш ніж вони стали справжніми фізичними приладами, Придатними для наукової діяльності вчених. І дослідники електрики напевно б ще довгий час топталися на місці, якби не одне слу- чайне винахід. Йдеться про так звану лейденської банку. Йшов XVIII століття. Соборний настоятель невеликого померанского містечка, хтось Евальд Георг фон Клейст, потихеньку від прихожан займався електричними дослідами. Не те щоб він боявся переслідувань. Ні, слава богу, в XVIII столітті вчених вже не звинувачували в чаклунстві і не палили на вогнищах. І не тому, зрозуміло, що отці церкви стали більш мягкосердечни- ми. Час змінився, змінилося і громадську думку. Тепер багато представників монаших чинів займалися наукою, та й пастирі божі .... Але вводити стадо Господнє у спокусу не варто. І тому пастор фон Клейст результатів своїх досліджень не публікував і за експерименти приймався лише після відходу економки, ретельно завісивши вікна. Електрична машина, отця настоятеля була надзвичайно слабкою. І іскри, які він видобував із неї, ніякого враження при світлі не справляли. Тут мимоволі задумаєшся: а чи не можна накопичити цю силу? Одного разу, в щасливі години занять електричними дослідженнями, фон Клейст вирішив спробувати зарядити електрикою цвях. Ну а чому б ні? Швидше за все, саме цей предмет попався йому під руку. Він вставив залізний стрижень в пляшечку з-під мікстури - отця настоятеля мучив кашель - і підніс до кондуктора машини. Кілька оборотів скляної кулі, і електрику мало народитися і перейти на цвях. Далі його слід було вийняти з пляшечки. Клейст взявся за головку цвяха і тут же отримав вельми відчутний електричний удар. Але звідки? Його машина не здатна була давати і десятої частки таких зарядів. Він вирішив повторити досвід. Ах, ця німецька пунктуальність! Батько настоятель записував найдрібніші подробиці кожного досвіду. Ще й ще ... Кожен раз накопичилася сила справно і досить відчутно клацає настоятеля собору по пальцю. А що буде, якщо налити в склянку спирт або ртуть? Удари посилюються! Деякий час по тому, переконавшись, що він, священик з міста Каммін, відкрив марно відшукувати спосіб накопичення електрики, Евальд Георг фон Клейст описав результат своїх дослідів і послав лист в Данциг тамтешньому протодиякону. Батько протодиякон фізикою не захоплювався, але був добре знайомий з бургомістром Даніелем Гралат - організатором товариства дослідників природи в Данцигу. Суспільство жадало діяльності, і тому новинка фон Клейста припала дуже до речі. Бургомістр Гралат почав з того, що взяв бутель більшого розміру з великим цвяхом і навчився зоря- жати цю систему, використовуючи в якості обкладки замість власної руки фольгу. Це було теж відкриттям. Потім він склав з бутлів з електрикою батарею і ... бідні члени суспільства! Саме вони першими відчували на собі результат захоплень свого голови. ... Строго кажучи, як вчений, Пітер ван Мушенбрук ні зіркою першої величини. Але в Лейденському університеті були прекрасна фізична лабораторія, давні традиції та слава серйозного навчального закладу. Промені цієї слави залучали учнів, які давали дохід професору Мушенбрук. Тим більше що герр професор умів красно і значно говорити, надував щоки і тряс перукою, розповідаючи про свої незрівнянних дослідах ... Уміння подати себе і в науці справа не останнє. Двісті ж з гаком років тому знаходилося чимало простаків, які називали спритного інтерпретатора не інакше, як «великий Мушенбрук». Одного разу якийсь Кунеус, син багатого Лейденського городянина, який бажав розважитися, вирішив наповнити електричної матерією банку з водою. По поглядам того часу - думка зовсім не така вже й абсурдна. Вода - рідина, і електрична матерія володіє властивостями рідини. Кунеус налив в банку воду, взяв в руку і опустив туди металевий стрижень, з'єднаний з кондуктором електричної машини, потім став крутити ручку. Деякий час по тому він вирішив стрижень вийняти ... Кунеус розповідав пізніше, що, торкнувшись стрижня, випробував ні з чим не порівнянне потрясіння. Віддамо належне професору Мушенбрук, який тут же вирішив перевірити відкриття учня на собі. Сильний електричний удар кинув його в велике здивування. "Випробувати його ще раз я не погодився б навіть заради французької корони", - саме так заявив він, розповідаючи про ефект. Одним з перших про Лейденському експерименті дізнався абат Нолле. Саме про Лейденському, а не про винахід зарядної банки в країні «грубих тевтонців». Нолл не тільки вдосконалив лейденську банку, він склав з декількох цілу батарею і отримав сильні, що стріляють іскри. У Версалі в присутності короля і придворних Нолле вибудовує 180 мушкетерів кільцем. Велить їм взятися за руки, а крайнім пропонує доторкнутися до електродів лейденськоїбанки, зарядженої від електричної машини. «Було дуже курйозно бачити" - пише очевидець, - різноманітність жестів і чути зойк, що рве на собі несподіванкою у більшій частині отримують удар ». А король веселився ... Ще більший інтерес з'явився в його очах, коли поважний абат поставив поруч з невинної банкою клітку з безтурботно пурхаючим горобцем. Ось приєднані контакти. Банку заряджена. Настав момент, коли пташка занадто близько наблизилася до зрадницьким контактам. Проскочила блакитна іскра, пролунав тріск, і нещасна пташка впала на підлогу клітки бездиханної. - Бpaвo! - сказав Людовик XV і піднявся з крісла. - Браво! - повторили придворні, поспішаючи піти разом з королем від цього вченого служителя бога, тільки що продемонстрував їм, що електрика може не тільки розважати ... Завдяки популяризаторської діяльності Нолле досліди з настільки простим і доступним приладом, як лейденська банку, набули широкого поширення. Їх повторювали в аристократичних салонах і в ярмаркових балаганах. Блакитними іскрами, витягнутими з пальців наелектризованого добровольця, підпалювали спирт і порох, вбивали мишей і курчат. В одному з паризьких монастирів 700 благочестивих братів у Христі, взявшись за руки, утворили живий ланцюг. І все, як один, високо підстрибнули і кликали від страху, коли крайні монахи розрядили через себе батарею непоказних банок, наповнених таємничої електричної рідиною. Досліди повторювали в Англії і Італії, в Росії і Німеччині. В газетах писали про чудесні зцілення паралічу завдяки електричним ударам ...

Добрий день. Хотілося б показати, як робиться лейденська банку або найпростіший конденсатор.
Але для початку трохи інформації для тих, хто не знає, що це таке ну а ті, хто в курсі може і пропустити або почитати, щоб освіжити пам'ять.
Лейденська банку - перший електричний конденсатор, винайдений голландським ученим Пітером Ван Мушенбрук і його учнем Кюнеусом в 1745 в Лейдені. Паралельно і незалежно від них подібний апарат під назвою «медична банку» винайшов німецький учений Евальд Юрген фон Клейст.
Цей старовинний прилад, може накопичувати статистична електрика, Ніж мене і привернув.

Складається він з ємності (банки) оберненої фольгою з зовнішньої сторони і внутрішньої обклеєній власне тієї ж фольгою на дві третини висоти, вони і будуть обкладинками нашого конденсатора, а ємність (до речі, не повинен пропускати електрику) буде діелектриком між ними.

З інструментів мені знадобилися:
1) Ножиці.
2) Шило.
3) Плоскогубці.
4) Паяльник.
З матеріалів:
1) Ємність.
2) Фольга.
3) Шматочок мідного дроту.
4) Скотч.
5) Шарик від підшипника.

І так. За основу я взяв ємність від закінчилася холодної зварювання. Спочатку хотів зі скляної баночки, але вони всі були товстостінні і великі.

Відрізав шматочок фольги для денця, (щоб збільшити корисну площу і завдяки цьому підвищити продуктивність).

Слідом я обернув фольгою зовні стінку своєї ємності, намагався, щоб фольга якомога щільніше прилягала до неї, адже це теж впливає на те, скільки вона заряду буде накопичувати.

До речі в першій лейденської банку цю фольгу успішно замінила рука вченого Мусхенбрук (Мушенбрек) (1692-1761 рр.), Що охоплює посудину і зрозумів, що краще не варто чіпати дріт, який був з'єднаний до електростатичного машині заряд лейденську банку.
Пошукавши в засіках, знайшов кульку від підшипника, шкода, звичайно, що не знайшлося більшого діаметру, але він теж непогано збирає статичну електрику.

Вирішив закріпити за допомогою пайки. Для початку зачистив місце пайки наждачним папером.

Потім полуда каніфоллю і спаяв мідний дріт з кулькою.

На нижній фотографії видно ланцюжок, яку я ставив для контакту з внутрішньої обкладкою, але згодом відмовившись від фольги (через відсутність клею або фольгоскотча), яка всередині і замінивши фольгу водою, вона була демонтована.

А ось і він в укомплектованому вигляді.

Електростатичного машини щоб перевірити, у мене поки немає.
Довелося заряджати його за допомогою телевізора (зомбоящик). Поелозів два-три рази по екрану кулькою, назбирав достатня кількість електричних зарядів для розряду іскри.

А б'є, я вам скажу не кволо, сильніше, ніж п'єзоелемент запальнички.
Не хотів я, звичайно ж, повторювати досвід Пітера Ван Мушенбрук але довелося через свою неакуратність і легко отвлекаемости.

Тим, хто захоче зробити лейденську банку власними руками і не знає, як це зробити можу сказати наступне:

Посудина може бути і скляний. Для маленької лейденськоїбанки краще, якщо стінки будуть тонше.

Замість фольги зручніше використовувати фольгоскотч і стежте за тим, щоб бульбашки повітря не залишалися між скотчем і посудиною.

Якщо Ви вирішите внутрішню сторону банки обклеїти фольгоскотчем, то необхідно простежити за тим, щоб дріт з кулькою стосувалися з внутрішньої обкладкою (можна запаяти багатожильний провід і зробити як би пензлик або зробити типу пружинки з одножильного проводу, в загальному, варіантів маса). А якщо з водою, то провід обов'язково повинен торкатися води.

Шарик можна з будь-якого матеріалу навіть діелектрик тільки його потрібно буде теж покрити фольгою (і щоб фольга стосувалася дроти), якщо захочете по швидше можете просто скачати кульку з фольги.

Зарядити його можна навіть гребінцем, ручкою і т.д. тільки це малоефективно краще якщо немає електрофорної машини, зарядити від екрану телевізора (підходять тільки ті які з електронно-променевою трубкою).

І наостанок хотілося б нагадати про техніку власне безпеки адже це головне. Не повторюйте мою помилку будьте пильні. Звичайно, від накопиченого заряду невеликий лейденськоїбанки Ви напевно не помрете (залежить від багатьох факторів в тому числі і від стану Вашого здоров'я), а ось якщо зробите його великим і чи підключіть до електрофорної машині, то цілком можливо. Саме завдяки лейденський банкам електрофорна машина розвиває свою міць і випускає такі довгі страхітливі (деяких) іскри, так як в банках накопичується зібраний електричний заряд ...

Багато наших сучасників настільки звикли до проявів навколишньої дійсності, що в якійсь мірі перестали їх помічати. Люди живуть в очікуванні чогось незрозумілого, хоча справжні чудеса оточують нас всюди. Що може бути простіше, ніж натиснути кнопку вимикача, щоб електрична лампочка розігнала тьму в кімнаті !? Або піднятися на поверх, просто натиснувши кнопку в ліфті. Хіба це не диво?

Хоча тривалість практичного використання людством електричної енергії налічує всього кілька сотень років, що для історії всього лише мить, за цей час було зроблено чимало відкриттів. Деякі відомі і зараз (чого вартий знаменитий закон Ома!), А про інших же згадують лише історики і, зрідка, викладачі в навчальних закладах. Наприклад, які асоціації виникнуть у середньостатистичної людини при словах «лейденські банки»? Фінансові установи, медичні прилади, а може «хитрі» ємності для консервації овочів? Втім, це цілком закономірно, адже навіть далеко не кожен електромонтер здогадається, що лейденська банку - це прообраз сучасних електричних конденсаторів. Хоча конструкція дуже проста, теоретично, при належній доопрацюванні, такі пристрої можуть цілком успішно працювати в складі електричних ланцюгів.

Кожному школяреві відомо, що якщо потерти пластмасову ручку про волосся, то при її наближенні до інших предметів в повітряному проміжку виникне іскра. Схожий принцип використовується в завдяки якій з'явилася лейденська банку. У 18 столітті німець Геріке продемонстрував світського суспільства установку, в основі якої був великий шар зі скла з вмонтованою віссю. Найпростіша змушувала його обертатися. Доторкнувшись шматком шкіри, можна було викликати появу електричних іскор і невидимих \u200b\u200bВ предметах, що знаходяться в зоні дії ліній генерувалися і накопичувалися (конденсировались) струми.

1745 рік є тією датою, коли була відкрита лейденська банку. Фізик Мушенбрук з Лейдена здогадався налити в банку води, помістити туди шматок дроту, акуратно взяти ємність руками і піднести до працюючого електрофор. При дотику до виступаючої частини дроту вчений отримав електричним струмом. Це тепер зрозуміло, що руки людини і вода в банку послужили тим, що зараз називають обкладками конденсатора, а скляна стінка судини - ізолюючим шаром. Лейденська банку могла накопичувати так багато електрики, що його вистачало для проходження по ланцюга з 700 чоловік. Було очевидно, що потенціал у цього відкриття величезний. Саме в м Лейден було налагоджено виробництво таких «конденсаторів», що і дало назву пристрою.

Через 2 роки з моменту відкриття в цілях експерименту обернув зовнішні стінки банки фольгою з олова, тим самим збільшивши місткість. Було зрозуміло, що багато ще треба відкрити. Фактично, це був шлях «проб і помилок», а теоретичне обґрунтування вже виводилося на підставі результатів експериментів. Згодом Франклін замінив банку плоским склом з фольгою на протилежних сторонах, отримавши знайомий всім нам конденсатор.

Лейденська банку своїми руками може бути виготовлена \u200b\u200bдуже швидко. Знадобиться пластмасова банка, пластина з жерсті з припаяним ізольованим проводом, Вугілля активоване, міцна металева (або пластикова з струмопровідної вставкою) кришка з висновком-контактом і солона вода. Опускаємо пластину на дно пластикової ємності, вільний кінець дроту виводимо вгору. Зверху закриваємо папером, насипаємо шар вугілля, наливаємо солоної води і розміщуємо кришку з висновком. Виходить, що з банки виходять два покритих ізоляцією проводи: з нижньої і верхньої обкладок. Тепер, якщо до них підвести зовнішню напругу, то частина його буде конденсуватися. Після цього залишиться лише підключити навантаження. При роботі з «банкою» потрібно дотримуватися обережності.