หลักการทำงาน “เลเดน แบงค์” กับเหล่าทหารยาม

ในปี พ.ศ. 2456 มหาวิทยาลัยปีเตอร์สเบิร์กรับพนักงานใหม่ - นักฟิสิกส์ A.F. Ioffe ด้วยความพิเศษของวิศวกร-เทคโนโลยี มีใจชอบให้ งานวิทยาศาสตร์ก่อนหน้านั้นเขาทำงานที่มหาวิทยาลัยมิวนิกเป็นเวลาหลายปีภายใต้การแนะนำของนักฟิสิกส์ทดลองที่ดีที่สุดในยุโรป V.K. Roentgen ที่นั่นเขายังปกป้องวิทยานิพนธ์เอกของเขา

ตอนนี้ O.D. Khvolson นักฟิสิกส์ได้กลายเป็นหัวหน้างานของเขาแล้ว ในการสนทนาเกี่ยวกับงานวิจัยที่กำลังจะมีขึ้น ผู้นำคนนี้แนะนำว่าเขา "สานต่อประเพณีอันยอดเยี่ยมของนักวิทยาศาสตร์รัสเซีย" เพื่อสร้างผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดในต่างประเทศ เป็นที่ชัดเจนว่าเป็นเรื่องแปลกที่นักเรียนของเรินต์เกน ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์คนแรกๆ แม้จะได้ยินเรื่องนี้ก็ตาม เขาถามอีกครั้งว่า “ไม่ดีกว่าหรือที่จะตั้งคำถามใหม่ที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข?” ซึ่ง Khvolson ตอบว่า: “แต่เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างสิ่งใหม่ทางฟิสิกส์? คุณต้องเป็นจี.เจ.ทอมสันเพื่อสิ่งนั้น”

อันที่จริง เจ. ทอมสัน ผู้ค้นพบอิเล็กตรอน เป็นนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียง แต่แล้วปรากฎว่า A.F. Ioffe รู้วิธีถามคำถามทางวิทยาศาสตร์ด้วย และที่จริงแล้วเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ทั้งโลกเริ่มต้นขึ้นจากเขา นอกจากนี้ เขายังเป็นผู้จัดงานโรงเรียนวิทยาศาสตร์ของรัสเซีย ซึ่งนักเรียนจะต้องภาคภูมิใจในประเทศใดๆ ในโลก รวมถึง I.V. Kurchatov และ Nobel ได้รับรางวัล N.N. Semyonov, P.L. Kapitsa

ความสามารถในการถามคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติและรับคำตอบด้วยการทดลองถือเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดในชีวิตของวิทยาศาสตร์ และตัวเลขที่รู้วิธีการทำเช่นนี้คือนักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นอย่างแม่นยำ แต่ O.D. Khvolson ก็ผิดเช่นกัน รากฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่ประกอบด้วยบทสรุปของงานของผู้บุกเบิกซึ่งมีการตรวจสอบ ตรวจสอบซ้ำ ขัดเกลาอย่างสม่ำเสมอ ในกรณีที่ไม่มีการยืนยันข้อสรุป วิทยาศาสตร์ทุกส่วนจะพังทลายลง จากนั้นกำแพงใหม่ก็ถูกสร้างขึ้นอย่างอุตสาหะ กิ่งก้านของวิทยาศาสตร์นี้ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบใหม่ ไปสู่สิ่งก่อสร้างใหม่ กระบวนการนี้ดำเนินมาเป็นเวลาหลายศตวรรษและไม่มีที่สิ้นสุด

ในที่นี้ เราบอกเล่าเรื่องราวของการทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์ที่สนใจคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพ และผู้ที่พยายามจะแก้ปัญหาด้วยการทดลองที่เรียบง่ายและน่าเชื่อถือ แต่นำไปสู่สถานการณ์ที่เรียกว่าการชนกัน นี่เป็นกรณีที่ผลลัพธ์ที่ได้ขัดแย้งกัน

ไม่มีใครสามารถระบุวันที่แน่นอนของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ของข้อเท็จจริงที่ว่า ค่าไฟฟ้าสามารถสะสมได้กับ อุปกรณ์พิเศษต่อมาเรียกว่าธนาคารเลย์เดน และต่อมาได้พัฒนาในอุปกรณ์ที่เรียกว่า แต่สามารถโต้แย้งได้ว่าหลังปี ค.ศ. 1745 ด้วยความช่วยเหลือของโถ Leyden ก็เป็นไปได้ที่จะค้นพบ ความเร็วสูงการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้า ผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์และสัตว์ ความเป็นไปได้ในการจุดไฟของก๊าซที่ติดไฟได้ด้วยประกายไฟ เป็นต้น นักวิจัยหลายพันคนกำลังพยายามใช้อุปกรณ์นี้กับความต้องการของเศรษฐกิจของประเทศ อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลบางอย่าง ไม่มีใครพยายามศึกษาโถของเลย์เดนเอง

คำถามแรกเกี่ยวกับธรรมชาติเกี่ยวกับโถนั้นถูกถามโดยเบนจามิน แฟรงคลิน นักวิทยาศาสตร์ที่เรียนรู้ด้วยตนเองชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ จำได้ว่าโถ Leyden ในเวลานั้นเป็นขวดน้ำจุกไม้ก๊อกธรรมดาในจุกที่สอดแท่งเหล็กแตะน้ำนี้ ขวดนั้นถืออยู่ในมือหรือวางบนแผ่นตะกั่ว นี่คืออุปกรณ์ทั้งหมด

แฟรงคลินสงสัยที่จะค้นพบ ที่ไหนในเครื่องมือง่ายๆนี้โลหะแก้วและน้ำ สามารถเก็บไฟฟ้าได้. ในแท่งเหล็ก น้ำ หรือขวดเอง? เมื่อมีอุปกรณ์วัดหลายแบบและครึ่งหนึ่งของประชากรใช้คอมพิวเตอร์ คำถามนี้จะสร้างความสับสนให้กับหลายๆ คน เรามาดูกันว่าปัญหานี้แก้ไขได้อย่างไรในปี 1748 เมื่อเครื่องมือวัดเพียงอย่างเดียวคือผู้ทดลองเอง โดยผ่านไฟฟ้าช็อตที่เจ็บปวดผ่านตัวเขาเอง โดยส่วนใหญ่ เราจะให้คำอธิบายของการทดลองโดยผู้เขียนการทดลองเอง เพื่อให้มั่นใจในความเรียบง่ายอันชาญฉลาด

“ตั้งใจจะตรวจสอบโถไฟฟ้าเพื่อค้นหาว่ากำลังซ่อนอยู่ที่ใด เราวางมันไว้บนกระจกแล้วเอาจุกด้วยลวด จากนั้นใช้มือข้างหนึ่งหยิบขวดโหลแล้วเอานิ้วอีกข้างหนึ่งมาที่ปากเราดึงประกายไฟแรงๆ ออกจากน้ำด้วยการเป่าอย่างแรงราวกับลวดยังคงอยู่ที่เดิม และนี่แสดงให้เห็นว่าพลังไม่ได้ซ่อนอยู่ในน้ำ ลวด. ที่นี่ผู้เขียนเรียกแกนเอาท์พุทของลวดกระป๋อง

“หลังจากนั้น เพื่อดูว่าไฟฟ้าที่เราคิดไว้นั้นอยู่ในน้ำหรือไม่ เมื่อวางบนแก้วพวกเขาก็เอาลวดที่มีจุกออกมาเหมือนเมื่อก่อน จากนั้นเราก็เทน้ำทั้งหมดจากขวดโหลลงในขวดเปล่าซึ่งวางอยู่บนแก้วด้วย เราเชื่อว่าถ้าไฟฟ้าอยู่ในน้ำแล้วเมื่อเราสัมผัสขวดนี้เราจะช็อก ไม่มีระเบิดมา จากนี้เราสรุปได้ว่าไฟฟ้าหายไประหว่างการถ่ายเลือดหรือยังคงอยู่ในธนาคาร”

“อย่างหลังกลับกลายเป็นจริงอย่างที่เราพบ เพราะเมื่อทดสอบโถใบนี้ มีเสียงระเบิดตามมา แม้ว่าเราจะเทน้ำเปล่าจากกาต้มน้ำลงไปก็ตาม” แฟรงคลินไม่มีทางเลือกนอกจากต้องยอมรับว่าประจุในโถสามารถอยู่ในแก้วเท่านั้น

“หากต้องการทราบในภายหลังว่าคุณสมบัตินี้มีอยู่ในแก้วหรือรูปทรงของขวดหรือไม่ เราจึงนำแผ่นแก้วมาวางบนฝ่ามือ คลุมด้วยแผ่นตะกั่วที่ด้านบนแล้วใช้ไฟฟ้าในขวดหลัง พวกเขาเอานิ้วชี้ไปที่มันอันเป็นผลมาจากประกายไฟตามด้วยการชก ด้วยวิธีนี้จึงกำหนดว่ารูปร่างของแก้วจะไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์ การแก้ปัญหานี้เป็นผลให้แฟรงคลินประดิษฐ์ตัวเก็บประจุแบบแบน แผ่นหนึ่งเป็นฝ่ามือของผู้ทดลอง และอีกแผ่นเป็นแผ่นตะกั่ว อย่างไรก็ตามในอนาคตเขายังแทนที่ฝ่ามือด้วยแผ่นตะกั่ว

ใครจะสงสัยในความบริสุทธิ์ทางวิทยาศาสตร์ของการทดลองพวกแยงกี เขาสามารถยืนยันได้อย่างกล้าหาญว่าในภาชนะไฟฟ้า "ในรูปแบบควบแน่น" ประจุอยู่ในแก้ว ถ้าจำเป็น ทุกคนสามารถทำซ้ำการทดลองเหล่านี้และตรวจดูข้อสรุปของแฟรงคลินได้ แน่นอนว่ามีการทดลองดังกล่าวและนักวิทยาศาสตร์หลายคนยืนยันข้อสรุป แบบจำลองสาธิตของโถ Leyden ถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือซึ่งพวกเขาได้แสดงให้นักเรียนเห็นถึงการทดลองแบบง่าย ๆ ซึ่งกลายเป็นข้อสรุปที่ไม่ถูกต้อง ท้ายที่สุด ถ้าแฟรงคลินใช้ปรอทในการทดลองแทนการใช้น้ำ ผลลัพธ์ก็อาจตรงกันข้าม

การทดลองกับโถเลย์เดนนั้นน่าตื่นเต้นมากและสอดคล้องกับแนวคิดเรื่องสมบูรณาญาสิทธิราชย์ที่รู้แจ้ง ดังนั้นพวกเขาจึงกลายเป็นแฟชั่นในสังคมชั้นสูงและแม้แต่ผู้สวมมงกุฎก็มีส่วนร่วม และเจ้าอาวาส J.A. Nollet ยังรับตำแหน่งช่างไฟฟ้าอย่างเป็นทางการภายใต้ King Louis XV จากนั้นเขาก็ตั้งชื่อให้กับอุปกรณ์ดังกล่าวตามชื่อเมืองมหาวิทยาลัย Leiden ในฮอลแลนด์ ซึ่งอุปกรณ์นี้น่าจะถูกประดิษฐ์ขึ้นมากที่สุด

การทดลองสิบปีไม่ได้ไร้ประโยชน์ เป็นที่ยอมรับได้อย่างแม่นยำว่าผลการทดลองไม่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำ (อย่างใดอย่างหนึ่งก็เหมาะสม) ยิ่งไปกว่านั้น แทนที่จะใช้น้ำ การฉีดสารตะกั่วสามารถเทลงในขวดโหล หรือฟอยล์ที่มีตะกั่วสามารถเสริมความแข็งแรงภายในขวดได้ ซึ่งไม่กระทบต่อผลการดำเนินงานของธนาคาร ธนาคารเพื่อปรับปรุงการดำเนินการได้เรียนรู้ที่จะประกอบเป็นแบตเตอรี่

พบว่าโถที่มีปริมาตรมากกว่า แต่การพึ่งพาผลกระทบต่อความหนาของกระจกกลับกัน แว่นตาทินเนอร์ให้การปลดปล่อยที่แข็งแกร่งขึ้น น่าแปลกใจที่ด้วยความช่วยเหลือของแรงดูดจากไฟฟ้าของนักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าถึงสูตรความจุของตัวเก็บประจุแบบแบนซึ่งเราทราบกันดีค่อนข้างแม่นยำ ต่อจากนั้น นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จะเรียกวิธีการวัดนี้ว่า SHOKMETER อย่างติดตลก (จากภาษาฝรั่งเศส SHOCK - ระเบิดดัน)

เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าในชุมชนวิทยาศาสตร์ มีการเสนอทฤษฎีหลายทฤษฎีที่พบว่ามีการนำไปใช้ในหมู่นักวิทยาศาสตร์ ในหมู่พวกเขาคือทฤษฎีรวมของไฟฟ้าซึ่งเสนอโดยแฟรงคลินเอง ตามทฤษฎีนี้ ไฟฟ้าเป็นของเหลวที่ไม่มีน้ำหนักซึ่งบรรจุร่างกายทั้งหมด หากมีของเหลวในร่างกายมากหรือน้อย แสดงว่าร่างกายได้รับประจุ ด้วยของเหลวส่วนเกินนี้ ร่างกายมีประจุบวก ขาด - ประจุลบ ทฤษฎีนี้จะพบการพัฒนาในทฤษฎีการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ในภายหลัง

ด้วยความช่วยเหลือของทฤษฎีนี้ จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในคอนเดนเซอร์ (โถเลย์เดน) เมื่อทำการชาร์จ ของเหลวไฟฟ้าจากแผ่นหนึ่งของตัวเก็บประจุจะไหลไปยังอีกแผ่นหนึ่ง ผลที่ได้คือประจุบวกบนจานหนึ่งและอีกจานหนึ่งเป็นประจุลบ กระจกระหว่างพวกเขาทำหน้าที่เป็นฉนวนเท่านั้นและไม่มีอะไรอื่น มันง่ายที่จะปล่อยตัวเก็บประจุดังกล่าว ก็เพียงพอที่จะปิดแผ่นเหล่านี้ด้วยตัวนำหรือร่างกายมนุษย์ แต่ผลการทดลองของแฟรงคลินระบุว่าประจุอยู่ในแก้ว! ทั้งหมดนี้เป็นอย่างไรบ้างที่จะเข้าใจ?

นักวิทยาศาสตร์บางคนพยายามเอาแก้วออกจากการทดลองเพื่อยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีรวม พวกเขากำลังโหลดแท่งเหล็กสองอันที่แขวนอยู่เคียงข้างกัน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าพวกเขาเป็นตัวเก็บประจุ แต่ไม่มีกระจก อนิจจาตัวเก็บประจุดังกล่าวไม่ได้โจมตีผู้ทดลองด้วยกระแสและคำถามก็ยังไม่ได้รับการแก้ไข

ในปี ค.ศ. 1757 ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กผลงานของนักวิชาการชาวรัสเซีย Franz Aepinus "ประสบการณ์ในทฤษฎีไฟฟ้าและแม่เหล็ก" ได้รับการตีพิมพ์ซึ่งมีการอธิบายการทดลองเพื่อแก้ปัญหานี้ โดยพื้นฐานแล้วเขาใช้ความคิดของเขาว่ากระแสไฟฟ้าของแท่งนั้นถูกต้อง แต่ความตกใจของผู้ทดลองไม่ได้เกิดจากความจุขนาดเล็กของตัวเก็บประจุดังกล่าว และคุณสามารถเพิ่มความจุได้ด้วยการเพิ่มเพลตตัวเก็บประจุและลดระยะห่างระหว่างพวกมัน เนื่องจากผู้ทดลองเพื่อทำการทดลองนี้ให้สำเร็จจึงได้คิดค้นความจุไฟฟ้ารูปแบบใหม่ - ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกในอากาศเราจึงอ้างอิงข้อความของ F. Aepinus เอง

“ดังนั้น เพื่อให้ได้พื้นผิวที่ใหญ่ ฉันจึงทำแผ่นไม้ที่มีพื้นผิวกว้างประมาณแปดฟุต ฉันจึงแขวนไว้ ซ้อนทับด้วยแผ่นโลหะที่ระยะห่างจากกันครึ่งนิ้ว ตำแหน่งขนานกัน" เขาชาร์จตัวเก็บประจุดังกล่าวและปล่อยผ่านตัวเอง ..

“ฉันช็อกอย่างแรงทันที เหมือนกับที่เกิดจากโถเลย์เดน นอกจากนี้อุปกรณ์นี้ยังสามารถทำซ้ำปรากฏการณ์อื่น ๆ ทั้งหมดที่ได้รับในขวดโหล ไม่จำเป็นต้องอยู่ภายใต้การตรวจสอบข้อเท็จจริง” โปรดทราบว่าแปดตารางฟุตนั้นน้อยกว่าหนึ่งตารางเมตรเล็กน้อย

คำพูดสุดท้ายเกี่ยวกับ "ปรากฏการณ์อื่น ๆ ทั้งหมด" มีความสำคัญมาก โดยเน้นว่ากระแสไฟฟ้าจากตัวเก็บประจุดังกล่าวจะเหมือนกันทุกประการกับจากโถเลย์เดน แต่ไม่มีกระจกที่นี่ และถือว่าไม่มีประสิทธิผลที่จะถือว่าประจุอยู่ในอากาศโดยรอบ ต่อมาในปี พ.ศ. 2381 สารดังกล่าว "ผ่านหรือผ่านซึ่ง แรงไฟฟ้า» M. Faraday จะโทรหา DIELECTRIC ในทางกลับกัน Aepinus ได้กล่าวไว้ในหนังสือว่า “ฉันตระหนักว่ามีบางอย่างเกิดขึ้นกับแฟรงคลินที่สามารถเกิดขึ้นได้กับทุกคน” ซึ่งพาดพิงถึงสุภาษิตละติน - Errare humanum est - มันเป็นธรรมชาติของมนุษย์ที่จะทำผิด

F. Aepinus ส่งเรียงความของเขาไปอเมริกาโดยเฉพาะสำหรับ Franklin แต่เขาก็หยุดทำวิจัยเกี่ยวกับไฟฟ้าแล้ว ยกเว้น การใช้งานจริงสายล่อฟ้าที่เขาประดิษฐ์ขึ้น เขากลายเป็นนักการเมือง และแคทเธอรีนที่ 2 ขับไล่เอฟเอปินัสออกจากกิจกรรมทางวิชาการในรัสเซีย เธอแต่งตั้งเขาเป็นครูสอนวิชาฟิสิกส์ให้กับพอล ลูกชายของเธอ ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นจักรพรรดิ แต่เขาได้รับเชิญไปยังเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเพื่อแทนที่ G.V. Richman ซึ่งเสียชีวิตระหว่างการวิจัยไฟฟ้าในบรรยากาศ และมันก็เกิดขึ้นที่คำถามของการทดลองกับขวดเลย์เดนยังคงไม่ได้รับการแก้ไขเป็นเวลานาน

และข้างหน้าฉันมีหนังสือเรียนเกี่ยวกับไฟฟ้าในปี 1918 ฉบับ นี่คือการแปลหนังสือโดย Georges Claude นักเขียนชาวฝรั่งเศสที่มีชื่อยาวว่า "ไฟฟ้าสำหรับทุกคนและทุกคนในรูปแบบที่เข้าใจได้ง่าย" มันอธิบายประสบการณ์กับโถเลย์เดน เหมือนของแฟรงคลิน แต่ในกรณีที่ไม่มีน้ำเลย ดูการวาดภาพ

ด้านซ้ายเป็นโถ Leyden ที่ประกอบเข้าด้วยกัน ตัวอักษร A, B และ C หมายถึงส่วนประกอบต่างๆ A และ B คือชั้นในและชั้นนอกของกระป๋อง C เป็นบีกเกอร์แก้วที่ทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก กระป๋องที่ประกอบแล้วจะถูกชาร์จในระหว่างการทดลองสาธิต จากนั้นกระป๋องที่บรรจุจะถูกถอดประกอบโดยผู้สาธิตในถุงมือยาง เพื่อพิสูจน์ข้อเท็จจริงที่ว่าธนาคารแห่งนั้นไม่มีค่าธรรมเนียมใด ๆ พวกเขาจึงติดต่อกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีประกายไฟ จากนั้นจึงรวบรวมโถ น่าแปลกที่มันกลับกลายเป็นว่าถูกชาร์จอีกครั้งและให้ประกายไฟอันทรงพลัง ประสบการณ์นี้ทำให้หลายคนงงงวย และวิทยาศาสตร์ไม่ทนต่อความคลุมเครือ อย่างไรก็ตาม มีการอธิบายสถานการณ์ในปี 1922 เท่านั้น

ในปีนั้น London Philosophical Journal ได้ตีพิมพ์บทความโดยนักฟิสิกส์ J. Addenbrook เรื่อง "Studying Franklin's Experiments with a Leyden jar" ซึ่งผู้เขียนได้ค้นพบผลลัพธ์อันน่าทึ่งที่รวมทุกสิ่งที่ฉัน ปรากฎว่ากระจกภายใต้สภาวะปกติมักถูกปกคลุมด้วยฟิล์มน้ำ เราสังเกตสิ่งนี้โดยการพ่นหมอกควันที่หน้าต่าง อย่างไรก็ตาม ภาพยนตร์เรื่องนี้ไม่ได้ถูกสังเกตด้วยสายตาเสมอไป นั่นเป็นจุดที่ประจุยังคงอยู่บนตัวเก็บประจุที่ถอดประกอบแล้วและทำหน้าที่เป็นเพลตในกระจกแยก เมื่อ Addenbrook ใช้แก้วที่ไม่ได้ทำจากแก้ว แต่ใช้พาราฟิน ซึ่งฟิล์มแก้วไม่ได้ก่อตัวขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้จะตรงกันข้ามกับของแฟรงคลิน ในบรรยากาศที่แห้ง จะไม่พบ "เอฟเฟกต์แฟรงคลิน" บนโถเลย์เดนแบบพับได้เช่นกัน

โลงศพก็เปิดออกอย่างเรียบง่าย แต่กุญแจสำคัญถูกค้นหามาเกือบ 175 ปี

วรรณกรรม:

1.ว. แฟรงคลิน การทดลองและการสังเกตไฟฟ้า M. , USSR Academy of Sciences, 1956, หน้า 29-30.

2. เอฟ.ยู.ที. เอปินัส ทฤษฎีไฟฟ้าและแม่เหล็ก M. , USSR Academy of Sciences, 1951, หน้า 70-92.

3. จอร์ช โคล้ด ไฟฟ้าสำหรับทุกคนและทุกคนสามารถเข้าใจได้โดยอดีตนักเรียนของโรงเรียนเคมีและฟิสิกส์ในปารีส แปลจากภาษาฝรั่งเศส. เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ฉบับของ V.I. Gubinsky ไม่ระบุปีที่พิมพ์ (1918)

4. L. Kryzhanovsky ความลึกลับของโถเลย์เดน "ควอนตัม" ครั้งที่ 11, 1991. หน้า 28.29.

ตั้งแต่โรงเรียนมา ทุกคนคงเคยได้ยินเกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้ามหัศจรรย์ชื่อ "โถเลย์เดน" อย่างไรก็ตาม หลังจากที่ได้พูดคุยกับเพื่อนของฉันบางคนที่อยู่ห่างไกลจากเทคโนโลยี ฉันรู้สึกประหลาดใจที่พบว่าโถเลย์เดนในความเข้าใจของพวกเขานั้นเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยม รองจาก "สิ่งประดิษฐ์ที่ยังไม่แก้ของเทสลา" เท่านั้น น่าเสียดายที่โถ Leyden เป็นเพียงตัวเก็บประจุแบบดั้งเดิมและยังเป็นแบบดั้งเดิมในการออกแบบ ...

ตัวเก็บประจุเป็นเรื่องง่ายประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่มีไดอิเล็กตริกอยู่ระหว่างกัน ความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับพื้นที่ของเพลตเหล่านี้ ระยะห่างระหว่างพวกเขา (ยิ่งใกล้ ความจุยิ่งมากขึ้น) และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของไดอิเล็กตริก (นั่นคือ บนวัสดุระหว่างเพลต) .

โดยทั่วไป เป็นเรื่องแปลกที่โถเลย์เดนไม่ได้ประดิษฐ์ขึ้นก่อนปี 1745 นักประดิษฐ์ทำการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้าโดยการเทน้ำลงในขวดโหลแล้วปักหมุดลงไป ซึ่งมีประจุไฟฟ้าสถิต เขาจับหมุดแล้ววางมือข้างกระป๋อง อิเล็กโทรดด้านในของตัวเก็บประจุคือของเหลวในโถ และอิเล็กโทรดด้านนอกคือฝ่ามือที่ใช้กับแก้ว นักประดิษฐ์กลายเป็นวงจรปิด - และเขาก็รู้สึกได้ทันที (ยากที่จะไม่รู้สึก) ฉันสงสัยว่าโถเลย์เดนเคยเปิดมาหลายครั้งแล้ว แต่ดูเหมือนว่าทุกคนจะถูกเตะผ่านหน้าสัมผัส - มีเพียงคนเดียวที่สังเกตเห็นว่าแก้วเป็นไดอิเล็กตริก

อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจผิดเพิ่มเติมเริ่มต้นขึ้น
หากชัดเจนอย่างรวดเร็วว่าฟอยล์สองชั้นทั้งสองด้านของแก้วเพียงพอสำหรับการทำงานของโถเลย์เดน แสดงว่าภาชนะทั้งหมดไม่ชัดเจนนัก เชื่อกันว่า ความจุไฟฟ้าโถไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของผนัง แต่ขึ้นอยู่กับปริมาตร ดังนั้นเกือบจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เลย์เดนไหขนาดหลายลิตรถูกสร้างขึ้นและเพื่อเพิ่มความจุพวกเขาจึงเชื่อมต่อเข้ากับแบตเตอรี่

เพียงอย่างเดียวนี้เป็นกิจกรรมที่กว้างขวางสำหรับนักฆ่า
ทำก็พอ ตัวเก็บประจุแบบแบนโดยการซ้อนแผ่นฟอยล์และไมกาเข้าด้วยกัน แล้วเชื่อมฟอยล์เข้าด้วยกัน ความจุจะใหญ่กว่าในโถ Leyden แบบคลาสสิกมาก และน้ำหนักและปริมาตรจะน้อยกว่ามาก คุณสามารถจดสิทธิบัตรซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับศตวรรษที่ 18

ข้อดีของตัวเก็บประจุคือมันสามารถสร้างขึ้นในสังคมที่รู้จักโลหะ ท้ายที่สุดคุณสามารถใช้โลหะใดก็ได้ - ทองแดงตัวเดียวกันนั้นเหมาะสมกว่า และคุณยังสามารถนำอิเล็กทริกใดก็ได้ - จากกระดาษไขสู่อากาศ แม้ว่าคุณจะต้องปรับแต่ง - เพื่อให้ไดอิเล็กตริกเหมาะสำหรับความชื้นใด ๆ ไม่เสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปและไม่ละลายจากความร้อน ไมกาเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุด มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก 7.5 (สำหรับควอตซ์ - 4, y - 4.5, y - 4.7) แน่นอนว่ามีตัวเลือกสำหรับเซรามิก ซึ่งค่าคงที่ไดอิเล็กตริกอยู่ในช่วง 10 ถึง 20 แต่เซรามิกเหล่านี้เป็นเซรามิกพิเศษซึ่งไม่ถูก
สิ่งเดียวที่ต้องจำไว้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุสามารถทนต่อก่อนการสลายนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของอิเล็กทริก โถเลย์เดนแบบคลาสสิกนั้นดีเพราะมีแก้วไดอิเล็กทริก ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างโถไฟฟ้าแรงสูงได้ แม้ว่าจะมีความจุเพียงเล็กน้อยก็ตาม

ตัวเก็บประจุจะทำงานได้น่าสนใจมากหากไม่ได้เชื่อมต่อกับมัน กระแสตรง.แต่แปรผัน กระแสไฟตรงไม่ผ่านตัวเก็บประจุเพราะฉนวนระหว่างแผ่นเปลือกโลกเป็นวงจรเปิด แต่ถ้าคุณใช้กระแสสลับ มันก็เริ่มที่จะชาร์จเพลตสลับกันและตัวเก็บประจุจะกลายเป็นตัวนำ - แม่นยำยิ่งขึ้นคือตัวต้านทาน เขาได้รับสิ่งที่เรียกว่า ปฏิกิริยา. และความต้านทานนี้ขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุและความถี่ของกระแส ตัวเก็บประจุขนาดเล็กนำความถี่สูงได้ดีกว่า กระแสสลับและในทางกลับกัน.

ทำไมคุณถึงต้องการตัวเก็บประจุในสมัยโบราณ? ทิ้งคำถามวิทยุไว้สำหรับบทความอื่นๆ ตัวเก็บประจุมีประโยชน์มากสำหรับวัตถุประสงค์ในพิธีกรรม ความทรงจำของไฟฟ้าช็อตครั้งแรกจะยังคงอยู่กับ neophyte จนกระทั่งถึงหลุมฝังศพ และผู้ตีก็อาจจะพัฒนานิสัยชอบวางแท่นบูชาก่อนที่จะลงมือทำ ...

มีแต่คนเกลียด ทัศนศึกษาประวัติศาสตร์เกร็ดเล็กเกร็ดน้อยตลกด้านล่าง การนำเสนอแบบละเอียด พวกเขาไปที่อินเทอร์เน็ต หาสูตรสำหรับความจุไฟฟ้าของโถเลย์เดน พวกเขาต้องการดูทันที โปรด:

C \u003d q / U, q คือประจุที่สะสมโดยโถ Leyden, U คือความต่างศักย์ระหว่างลีด นิพจน์อื่นช่วยให้คุณสามารถแสดงความจุของตัวเก็บประจุด้วยพื้นที่ของเพลตระยะห่างระหว่างพวกเขา:

ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้นเมื่อพื้นที่เพิ่มขึ้น ช่องว่างลดลง ε คือการยอมให้สารระหว่างแผ่นเปลือกโลก ε(0) คือค่าคงที่ทางไฟฟ้าเท่ากับ 8.85 pF/m

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ชนิดออกไซด์จึงมีความจุไฟฟ้าสูงสุด ฝาครอบตั้งอยู่ตั้งแต่ต้นจนจบ

จากประวัติศาสตร์

กลไกแห่งความก้าวหน้า

นักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่ส่วนใหญ่ต่างหลงใหลในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เทสลาเริ่มสนใจไฟฟ้าเมื่อเขาเห็นประกายไฟจากขนของแมวธรรมดา มีบางครั้งที่ทุกคนไม่มีการศึกษา Georg Ohm โชคร้ายที่เกิดมาในครอบครัวที่ยากจน ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากพ่อของเขา เขามีหนังสือสอนคณิตศาสตร์เป็นที่ปรึกษา งานซึ่งในปี ค.ศ. 1920 ดูเหมือนจะล้นหลามสำหรับหลาย ๆ คนได้รับการแก้ไขด้วยใบเสร็จ

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง ประเทศต่างๆ ประสบความสำเร็จในการพัฒนาอย่างไม่น่าเชื่อ น่าเสียดายที่รัสเซียไม่ได้อยู่ท่ามกลางพวกเขา ความสำเร็จที่ไม่อาจปฏิเสธได้เป็นที่ที่จิตใจที่เรียนรู้มาก่อนหน้านี้ได้วางรากฐานไว้ เพียงแค่ดูจีดีพีของมหาอำนาจ:

1. สหรัฐอเมริกาได้อันดับหนึ่ง ดินแดนป่าที่มีความคงเส้นคงวาน่าอิจฉาเป็นที่พำนักของนักวิทยาศาสตร์ นักอุตสาหกรรมมักคิดหาวิธีทำเงินอยู่เสมอ เอดิสันมีชื่อเสียง พ่ายแพ้โดยนิโคลา เทสลา ถูกหลอกโดยบิ๊กวิกก่อนหน้านี้เล็กน้อย ส่วนใหญ่ของ เครื่องใช้ในครัวเรือนจดสิทธิบัตรคิดค้นโดยสหรัฐอเมริกา เครื่องผสม เครื่องปั่น เครื่องชงกาแฟ Carol Pollak นำสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาสำหรับตัวเก็บประจุออกมา
2. ประเทศจีนครองตำแหน่งที่สองที่มีเกียรติ นักวิเคราะห์คาดการณ์อนาคตอันยิ่งใหญ่ของมหาอำนาจ คนอื่นไม่ชอบประเทศจีนที่คัดลอกอุปกรณ์ของคนอื่นอยู่ตลอดเวลา โจเซฟสตาลินมีส่วนร่วมในการผลิตรถยนต์ในสหภาพโซเวียตโดยหลีกเลี่ยงการจ่ายเงินให้กับสิทธิบัตรของ บริษัท ต่างประเทศ ในการผลิตตัวเก็บประจุจีนได้ทันกับสามอันดับแรกอย่างแน่นอน
3. อันดับที่สามถูกครอบครองโดยญี่ปุ่นการเดิมพันทำตามนโยบายของ Big Push ก่อนอำนาจศักดินาสงครามโลกครั้งที่สอง สี่สิบห้าปีต่อมา ประเทศ พระอาทิตย์ขึ้นมีส่วนร่วมในนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมที่เน้นความรู้ สิ่งประดิษฐ์มาจากเกาะต่างๆ เนื่องจากขาดการสื่อสารระหว่างชาติพันธุ์ พวกเขาจึงถูกลิดรอนจากชื่อเสียงระดับโลก
4. สถานที่ที่สี่, ห้า, หกถูกครอบครองโดยเยอรมนีบริเตนใหญ่ฝรั่งเศส อำนาจที่เคยทะเลาะกันในอดีตย่อมนำเอาวิถีแห่งวงการวิทยาศาสตร์ แลกเปลี่ยนประสบการณ์และความคิดอยู่ตลอดเวลา มีการเดินทางที่ยาวนานมาก (จำ Davy และ Faraday) เริ่ม ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าวางลงโดยเยอรมนี การแข่งขันชิงแชมป์ถูกโต้แย้งโดยเนเธอร์แลนด์ (ที่ 18)

ข้อสรุปแนะนำตัวเอง: มรดกทางวิทยาศาสตร์มีความสำคัญมากกว่าผลกำไรชั่วขณะ ก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างตัวเก็บประจุใหม่ หาวิธีการใช้งาน จดสิทธิบัตร และเริ่มสร้างรายได้ทันที ขอพระเจ้าอวยพรอเมริกา พูดชาวอเมริกันด้วยเพลงชาติที่ไม่เป็นทางการ เขายืนอยู่ข้างหลัง ทำหน้าที่เป็นโล่ ตามที่พันธสัญญาเดิมสัญญาไว้ นักประดิษฐ์โดยเจตจำนงแห่งความรอบคอบนำกำไรมาให้

เลย์เดน jar

มีข่าวลือว่า Ewald von Kleist ผู้ประดิษฐ์ขวดโหลเลย์เดนคนแรกอย่างไม่ต้องสงสัย ตัวเก็บประจุตัวแรกมีความคล้ายคลึงเล็กน้อยกับตัวเก็บประจุที่บิดผัก พบปรากฏการณ์การสะสมประจุในขวดไวน์ Von Kleist ลดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตลงในปรอทโดยจับตัวเก็บประจุ หลังจากแยกจากแหล่งกำเนิด มันกลับกลายเป็น: ปลายที่ยื่นออกมากำลังเต้นกับกระแส แข็งแกร่งกว่าเครื่องไฟฟ้าสถิต ผลที่ได้ประมาณไว้ ระบบประสาทนักธรรมชาติวิทยา

ได้ข้อสรุปที่ถูกต้องแล้ว: ประจุสามารถเก็บได้ด้วยความจุไฟฟ้า กลไกยังคงเป็นปริศนา มันควรจะเป็นแก้ว (เบนจามิน แฟรงคลิน) สะสมประจุ. ในความเป็นจริง ลวดที่มีสารปรอททำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุแบบแผ่นเดียว ไม่มีเครื่องมือในการประเมินความจุไฟฟ้าของอุปกรณ์ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 มีอิเล็กโทรสโคปอาจกล่าวได้ว่า: มีประจุ ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับสัญลักษณ์ (ค้นพบโดยฟอน Guericke: ลูกบอลไฟฟ้าที่ดึงดูดโดยจมูกของมนุษย์เริ่มขับไล่หลังจากสัมผัส) .

ปรากฎว่าแอลกอฮอล์นำไฟฟ้า เมื่อเสียบตะปูเหล็กเข้าไปในจุกไม้ก๊อกและปิดผนึกไว้ ฟอน ไคลสต์ก็มีความสุขกับการกระแทกของกระแสไฟฟ้าที่เก็บไว้จากความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ การออกแบบเริ่มคล้ายกับปัจจุบันทีละน้อย ลวดที่มีลูกตะกั่วอยู่ที่ปลายถูกหย่อนลงในขวดเทอร์โมมิเตอร์ ภาชนะนั้นเต็มไปด้วยน้ำ รายละเอียดที่สำคัญขาดหายไป - ซับในที่สอง ไฟฟ้าสามารถเก็บไว้ได้หลายชั่วโมง ทำให้ไฟกระพริบเล็กน้อยในการสาธิต ซึ่งน่าประทับใจมาก

ไม่ทราบแน่ชัดเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถช่วยในการตรวจสอบการมีอยู่ของประจุด้วยวิธีการที่อ่อนโยนกว่า Von Kleist สัมผัสที่สัมผัสด้วยนิ้วของเขา เมื่อเขาเบื่อที่จะทน เขาก็หยิบแผ่นทองคำด้วยมือของเขา เหตุการณ์ที่อธิบายไว้สิ้นสุดในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1745 หนึ่งเดือนต่อมา von Kleist รายงานความสำเร็จของเขากับนักวิทยาศาสตร์อีกสองคน:

1. ไปเบอร์ลิน ดร.ลีเบอร์คุน
2. ใน Halle ดร. ครูเกอร์

ฟอน ไคลสต์พิสูจน์ให้คนอื่นเห็นถึงความเป็นไปได้ของงานนี้ ฟอน ไคลสต์บังคับให้เขา "จูบ" ด้วยตัวเก็บประจุของเขา โดยอ้างว่านักทำโทษตนเองที่หายากต้องการจะจัดปาร์ตี้ต่อไป จากความกระตือรือร้นที่มากเกินไปของเครื่องบด บางครั้งขวดก็แตก กองตัวเก็บประจุประสบความสูญเสียเบนจามินแฟรงคลินบัญญัติศัพท์คำว่าแบตเตอรี่ แรงกระแทกของประจุที่เก็บไว้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตนั้นแรงมาก! บางครั้ง Von Kleist แอบสงสัยว่าตัวเก็บประจุไม่ได้ถือด้วยมือหรือไม่ไม่มีการคายประจุ: ไม่มีแนวคิด วงจรไฟฟ้า. ฟอน Kleist ตัดสินใจไม่ให้วัตถุถูกกระแสไฟฟ้าโดยการสัมผัส: ร่างกายมนุษย์เกี่ยวข้องกับการทำงานของตัวเก็บประจุอย่างแน่นอน

Mushenbroek

ควรจำไว้ว่า: กฎหมายล่าแม่มดเพิ่งถูกยกเลิก Benjamin Franklin สามารถล่าสายฟ้าได้อย่างง่ายดายด้วยว่าว Peter van Muschenbroek บางคนเข้าครอบครองกระบองของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน แหล่งข้อมูลทางประวัติศาสตร์กล่าวว่า นักวิทยาศาสตร์ผู้ประดิษฐ์โถ Leyden (ตัวเก็บประจุ) โดยไม่ขึ้นกับ von Kleist โดยสิ้นเชิง เห็นได้ชัดว่าความคิดนั้นเต็มไปด้วยอีเธอร์บุคคลนั้นเพียงแค่หยิบขึ้นมาว่าคนอื่นเป็นหวัดได้อย่างไร ผลที่ได้นั้นน่าประทับใจมากกว่าการพักฟื้น

ที่มหาวิทยาลัยไลเดน การทดลองของฟอน ไคลสต์ยังคงปิดบังอยู่ ลอเรลมอบให้แก่ Musshenbrook วันที่ค้นพบคอนเดนเซอร์จากการสาธิตที่บันทึกไว้ในเดือนมกราคม ค.ศ. 1746 ถูกย้ายไปเป็นวันที่ลึกลับ ค.ศ. 1745 เพื่อเป็นเกียรติแก่การประดิษฐ์ สันนิษฐานได้: Mushenbruk เงียบอย่างลึกลับเหมือนปลา ...

นักวิทยาศาสตร์ Peter van Muschenbroek

ในตอนต้นของปี ค.ศ. 1746 เรอเน่ อองตวน เรโอมูร์ได้รับแจ้ง ไม่สามารถพูดได้ว่านักวิทยาศาสตร์มีตำแหน่งที่โดดเด่น แต่เป็นเวลา 40 ปีที่เขาส่องสว่างวงกลมด้วยการปรากฏตัวของเขาสามารถชื่นชมความสำคัญของการประดิษฐ์ตัวเก็บประจุ สิ่งสำคัญที่สุดคือ Reaumur รู้จักนักบวชเป็นการส่วนตัว สมาชิกของ Academy of Sciences (ฝรั่งเศส) Jean-Antoine Nollet เป็นคนที่กระตือรือร้นและร่าเริง สันนิษฐานว่าคนหลังต้องการวัดความเร็วของกระแสไฟฟ้าบนพระภิกษุตามคำแนะนำของโถเลย์เดน แผนล้มเหลว: 700 คนตะโกนพร้อมกัน พวกเขาเชื่อในวิทยาศาสตร์ทันที การมีอยู่ของความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ ทหารเสือโคร่ง 180 คนไม่สามารถตอบโต้ด้วยความแข็งแกร่งของเหล็กซึ่งถูกประหารชีวิต - หลุยส์ที่ 15 เชื่อ บุคลากรตัดสินใจทุกอย่าง ไม่เหมือน von Kleist Van Muschenbrook Nolle ได้รับการยอมรับในทันที ตัวเก็บประจุได้รับชื่อเสียง

อย่างไรก็ตาม! Van Mushenbroek โชคดีกว่ารุ่นก่อนของเขา หลายคนโต้แย้งว่านักเรียนได้รับไฟฟ้าช็อตครั้งแรกในการสาธิตเดือนมกราคมซึ่งเป็นคำแนะนำของคำถาม: นักวิทยาศาสตร์รู้ถึงผลที่ตามมาของการคายประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุยิ้มเจ้าเล่ห์สังเกตนักเรียน แหล่งข้อมูลอื่นกล่าวว่าการค้นพบนี้เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ ในห้องปฏิบัติการ Musshenbroek พยายามหาประกายไฟด้วยความช่วยเหลือของปากกระบอกปืน: เห็นได้ชัดว่าเขาคิดอย่างรวดเร็วว่าจะจัดการกับลูกแก้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตย์เพื่อให้มีชีวิตอยู่ได้อย่างไร มันกลับกลายเป็นโดยบังเอิญขวดโหลที่เต็มไปด้วยน้ำวางอยู่บนโต๊ะด้วยเหตุผลบางอย่างลวดทองแดงถูกผูกติดอยู่กับถังซึ่งถูกหย่อนลงไปในภาชนะ

ด้วยเหตุผลบางอย่าง ไม่มีประกายไฟ Mushenbruk คิด ด้วยมือข้างหนึ่งเขาควบคุมโต๊ะโดยแตะกระป๋อง อีกข้างหนึ่งหยิบถังขึ้นมา ซึ่งจะทำให้วงจรการคายประจุของความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุสั้นลง ฉันเข้าใจจุดประสงค์ที่แท้จริงในทันที - พวกเขาไม่ได้พูดเพื่ออะไร: ปืนที่ไม่ได้บรรจุกระสุนยิงครั้งเดียวในชีวิต จำเป็นต้องเป็นนักมายากลหรือฟาเคียร์! ไม่ใช่เรื่องตลกที่จะสร้างด้วยปืนไรเฟิลล่าสัตว์ธรรมดา แรงถีบกลับรุนแรงมาก รู้สึกเหมือนสายฟ้าฟาดลงมา นักวิทยาศาสตร์มาค้นพบ ค้นพบสิ่งหนึ่ง: วงจรปิดอย่างง่ายดายผ่านโต๊ะโลหะ ยังไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้

ต้องดูกันต่อไปว่าจะมีปืนหรือไม่ในการสาธิตการบรรยาย แต่มีนายพรานคนหนึ่งปรากฏตัวแน่นอน!

การออกแบบโถเลย์เดน

เลย์เดน jarเริ่มมีลักษณะบิดเบี้ยว พวกเขาเปลี่ยนขวดไวน์ ฝาครอบโลหะซึ่งรวมอยู่ในอิเล็กโทรดถูกขันให้แน่นที่ด้านบน แบ๊งส์เริ่มรวมกับแบตเตอรี่ (แสดงในรูป) ใส่ในกล่อง Mushenbrook สังเกตเห็นว่าหากไม่มีการดูแล อุปกรณ์จะสูญเสียการชาร์จอย่างรวดเร็ว

ไลเดน มาร์โคนี่ แบ๊งส์

เทคนิคนี้ใช้ขวดไลเดนด้วยเหตุผลง่ายๆ พวกเขาให้สัญญาณที่แรง ทำให้โทรเลขทำงานได้ เป็นไปได้ที่จะชาร์จอุปกรณ์ด้วยตนเองซึ่งเป็นทางเลือกที่ดี คำจำกัดความจะดูแปลก ๆ เรือลำก่อนหน้านี้มีอุปกรณ์สื่อสารโทรเลข กะลาสีหลีกเลี่ยงเรื่องตลก ภาพนี้แสดงผลิตภัณฑ์ของบริษัท Marconi อุปกรณ์ดังกล่าวอยู่บนเรือไททานิคที่จม ในตอนเย็น นักวิทยุคนหนึ่งในสองคนโชคไม่ดี ลงไปข้างล่าง

หลังโถเลย์เดน

อุปกรณ์นี้มีการใช้งานมานานกว่าร้อยห้าสิบปีแล้วและประสบความสำเร็จอย่างมาก ด้วยความช่วยเหลือของโถ Leyden วงจรการแกว่งแรกถูกสร้างขึ้น เนื่องจากกระแสตรงถูกใช้ทุกที่จึงไม่จำเป็นต้องประดิษฐ์ พวกเขาพอใจกับเซลล์กัลวานิก ธนาคารไลเดน ต่อมาแบตเตอรี่ก็ปรากฏขึ้นซึ่งเป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าเคมีชนิดหนึ่ง

เป็นเรื่องตลกข้อกำหนดเบื้องต้นที่ร้ายแรงสำหรับการปรากฏตัวของตัวเก็บประจุตัวแรกในรูปแบบปัจจุบันถูกสร้างขึ้นอีกครั้งโดย Nikola Tesla มีการเขียนเกี่ยวกับชาวเซิร์บมากมาย มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะข้อดีออกไป นักวิทยาศาสตร์เริ่มใช้วงจรออสซิลเลเตอร์เพื่อสร้างแบบจำลองอุปกรณ์ Wondercliff Tower ที่มีชื่อเสียงเป็นวงจรไฟฟ้าเรโซแนนซ์ขนาดที่น่าประทับใจ

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 ตัวเก็บประจุชนิดต่างๆเริ่มปรากฏขึ้น

นักเคมี นักฟิสิกส์ และนักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โจเซฟ พรีสลีย์ เรียกไลเดนว่าประสบกับการค้นพบที่น่าทึ่งที่สุดในสาขาไฟฟ้า ประสบการณ์นี้ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการประดิษฐ์ตัวเก็บประจุตัวแรกเป็นความรู้สึกทางวิทยาศาสตร์ของศตวรรษที่ 18: ทุกคนรู้สึกทึ่งกับประกายไฟสีน้ำเงินยาวและประหลาดใจกับ "ไฟฟ้าช็อต" เมื่อขวดเลย์เดนถูกปล่อยผ่านร่างกายของผู้ทดลอง ผู้ที่ชื่นชอบชื่นชมความสามารถของโถเลย์เดนในการสะสมประจุจำนวนมากและเก็บไว้เป็นเวลานาน

พิพิธภัณฑ์อสังหาริมทรัพย์ "Arkhangelskoye" ใกล้กรุงมอสโกเป็นที่ตั้งของภาพวาดของศิลปิน Charles-Amedei Van Loo "Electrical Experience" (1777) อันที่จริงแล้ว ประสบการณ์ที่ศิลปินถ่ายทอดออกมาอย่างแท้จริงคืออะไร?

ก่อนการประดิษฐ์ "คอลัมน์โวลตาอิก" (พ.ศ. 2342) มีเพียงเครื่องจักรที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแรงเสียดทานเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการ เครื่องดังกล่าวปรากฎในภาพ - ลูกแก้วซึ่งเมื่อหมุนแล้วจะถูกับแผ่นรองและสร้างประจุ (ก่อนหน้านี้ลูกบอลถูกลูบด้วยมือของผู้ช่วย) เด็กหญิงซึ่งปรากฏอยู่ตรงกลางภาพยืนอยู่บนแท่นฉนวน ไม้เรียวที่หญิงสาวถืออยู่ในมือซ้าย เกือบจะแตะลูกบอลที่กำลังหมุนอยู่ ประกายไฟสามารถมองเห็นได้ระหว่างลูกบอลกับไม้เรียว โดยทั่วไปแล้วร่างกายมนุษย์เป็นตัวนำที่ดี ดังนั้นไม้เท้าอีกอันที่หญิงสาวถืออยู่ใน มือขวา, ถูกเรียกเก็บเงินด้วย

ผู้เข้าร่วมหลักในการทดลองคือชาวนิโกรที่น่าสงสาร พระหัตถ์ขวาทรงถือภาชนะใส่น้ำซึ่งจุ่มไม้เท้าที่เพิ่งกล่าวถึงไป เรือลำนี้คือโถเลย์เดนในเวอร์ชันดั้งเดิม (ค.ศ. 1745) ในโถ Leiden ที่แสดงในภาพ แก้วคือไดอิเล็กตริก น้ำคืออิเล็กโทรดภายใน และฝ่ามือของผู้ทดลองคืออิเล็กโทรดด้านนอก รูปภาพแสดงช่วงเวลาของการชาร์จตัวเก็บประจุ สักครู่จะผ่านไป, พวกนิโกรจะนำมือที่ว่างของเขาไปไว้ใกล้ก้าน, ประกายไฟจะกระโดดระหว่างไม้เท้ากับมือ - และตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยผ่านนิโกร, ซึ่งจะประสบกับไฟฟ้าช็อต.

หนึ่งในการศึกษาครั้งแรกของโถเลย์เดนดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ นักการศึกษา และนักการเมืองชาวอเมริกัน เบนจามิน แฟรงคลิน ผู้ก่อตั้งโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่มีขนาดเท่ากันและอยู่ตรงข้ามกับเครื่องหมาย สะสมอยู่ในโถไลเดน

แฟรงคลินสงสัยว่าที่จริงแล้วข้อกล่าวหา "นั่ง" ในโถเลย์เดนอยู่ที่ไหน เพื่อตอบคำถามนี้ แฟรงคลินทำการทดลองต่อไปนี้ เขาพุ่งเข้าใส่โถเลย์เดน จากนั้นจึงดึงไม้เรียวออกจากโถ แล้วเทน้ำ "ที่ใช้ไฟฟ้า" ลงในภาชนะอีกใบ Leiden ทดลองกับเรือลำนี้ไม่ได้ผล แต่เท น้ำใหม่ในโถ Leyden แรก แฟรงคลินปล่อยมันผ่านร่างกายของเขาและประสบกับไฟฟ้าช็อตที่มีกำลังเกือบเท่ากันราวกับว่าเขาไม่ได้เทน้ำ "ไฟฟ้า" แฟรงคลินสรุปว่าข้อกล่าวหา "นั่ง" ในแก้ว ไม่ใช่ในน้ำ อย่างที่เขาคิดในตอนแรก

ประสบการณ์นี้อธิบายโดยนักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์หลายคน ซึ่งในขณะเดียวกันก็ยืนยันความถูกต้องของข้อสรุปของแฟรงคลินอย่างชัดแจ้งหรือโดยปริยาย น่าเสียดายที่การศึกษาของ Addenbrook (1922) ซึ่งแสดงให้เห็นความผิดพลาดของข้อสรุปของแฟรงคลิน แทบจะไม่มีใครสังเกตเห็น

แอดเดนบรู๊คทำคอนเดนเซอร์แบบยุบได้ ซึ่งประกอบด้วยกระบอกสูบสามกระบอก: แก้วหนึ่งอันและโลหะสองอัน ยึดแน่นกับกระจกจากด้านในและด้านนอกตามลำดับ นักวิจัยเรียกเก็บเงินจากตัวเก็บประจุดังกล่าว จากนั้นจึงทำการรื้อถอนอย่างระมัดระวังและนำกระบอกสูบโลหะมาสัมผัสกัน หากกระบอกสูบถูกชาร์จ ก็ควรปล่อยทิ้งโดยธรรมชาติ Addenbrooke ประกอบคอนเดนเซอร์อีกครั้ง ในการทดลองของแฟรงคลิน ตัวเก็บประจุถูกชาร์จเกือบเท่าเดิม แต่แอดเดนบรู๊คยืนยันข้อสรุปของแฟรงคลินได้ช้า เขาทำการทดลองที่คล้ายคลึงกันกับกระบอกพาราฟินแทนที่จะเป็นแก้วและในกรณีนี้ผลลัพธ์ก็ตรงกันข้ามกับของแฟรงคลิน: ตัวเก็บประจุที่ได้รับการฟื้นฟูนั้นไม่มีประจุและประจุที่ปรากฎ "นั่ง" บนแผ่นโลหะทรงกระบอกโลหะ (แน่นอนจนกว่าพวกเขาจะสัมผัส)

แอดเดนบรู๊คสรุปว่า "แฟรงคลินเอฟเฟค" เกิดจากฟิล์มน้ำ ซึ่งภายใต้สภาวะปกติมักถูกเคลือบด้วยกระจก ความจริงก็คือประจุในสภาวะสมดุลนั้นตั้งอยู่บนพื้นผิวของตัวนำซึ่งมีบทบาทเพียงแค่เล่นโดยฟิล์มน้ำ เมื่อนำตัวนำออก (เช่น ระบายน้ำ) ประจุเกือบทั้งหมดของตัวนำจะยังคงอยู่บนฟิล์มนี้ หากแก้วแห้งสนิทและทำการทดลองในบรรยากาศที่แห้ง จะไม่มีการสังเกต "เอฟเฟกต์แฟรงคลิน"

แน่นอน ในการทดลองของแฟรงคลินจะมี "การไหล" ของไอออนบนกระจกอยู่เสมอ แต่ผลกระทบนี้ไม่มีนัยสำคัญ ในกรณีนี้เอฟเฟกต์อิเล็กเตรตก็ไม่มีนัยสำคัญเช่นกัน ควรสังเกตว่าฟิล์มน้ำบนขอบของภาชนะ Leyden ไม่ได้ป้องกันการชาร์จเนื่องจากไอออนเคลื่อนที่ได้ต่ำ (การคายประจุของตัวเก็บประจุเหนือฟิล์มเกิดขึ้นช้ากว่าการชาร์จมาก)

มีปัญหามากมายในโรงเรียนในวิชาฟิสิกส์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทดลองทางความคิดด้วยการกำจัดและการเปลี่ยนไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุ ในกรณีนี้จะบ่งบอกโดยปริยายว่าไม่มี "แฟรงคลินเอฟเฟค" นั่นคือมีประจุเฉพาะแผ่นตัวเก็บประจุเท่านั้น อย่างที่คุณเห็น ในความเป็นจริง สถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น

สำหรับการผลิตโถเลย์เดน สามารถใช้โหลแก้วจากผลไม้กระป๋อง ขวดปากกว้าง หรือแก้วชาก็ได้ ความจุของคอนเดนเซอร์ - โถเลย์เดนขึ้นอยู่กับปริมาตร ดังนั้นเพื่อที่จะสะสมกระแสไฟฟ้ามากขึ้น จำเป็นต้องทำโถ Leyden ให้มากขึ้น ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งนี้คือขวดโหลแก้วที่มีความจุ 0.5 หรือ 1 ลิตร เราต้องใช้สี่กระป๋องที่เหมือนกัน
กระป๋องทั้งหมดต้องปิดทับด้วยกระดาษฟอยล์ดีบุก สูง 3/4 ของกระป๋อง ซึ่งใช้สำหรับห่อชา ช็อคโกแลต และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ธนาคารก็ถูกแปะจากด้านในเช่นกัน มีความจำเป็นต้องปิดผนึกก้นขวดทั้งสองด้านด้วยสแตนโอล ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีรอยพับและแตกบนเฟรม หากมีรูเล็ก ๆ อยู่ที่ไหนสักแห่ง พวกเขาจะปิดผนึกด้วยกรอบวงกลม คุณสามารถติดกรอบด้วยกาวสำนักงาน คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องวางด้านในของโถ แต่เพียงแค่เทฟอยล์ที่ตัดแล้วเล็กน้อยลงในโถแล้วลดตัวรับลวดลงไป
ตัวรับสำหรับโถ Leyden สามารถทำได้หลายวิธี ตัวรับเป็นแท่งโลหะที่มีลูกบอลหรือห่วงที่ปลาย ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อซับในของกระป๋องกับจิ๊ก เครื่องไฟฟ้า. คุณสามารถเสริมความแข็งแกร่งในธนาคารโดยใช้วงแหวนกว้างที่ทำขึ้นที่ปลายอีกด้านของก้าน แหวนนี้ควรพอดีกับโถที่ด้านล่างสุด คุณยังสามารถบิดเกลียวตามเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของกระป๋องได้อีกด้วย หากใช้ขวดปากกว้างสำหรับขวดโหล ก็ให้ยึดแท่งไม้ก๊อกที่ปิดขวดไว้ ก้านควรไปถึงด้านล่างของกระป๋องและกดเข้ากับเฟรมอย่างแน่นหนา เพื่อไม่ให้ขีดข่วนหรือทะลุผ่านเยื่อบุด้านในของกระป๋อง ต้องทำวงแหวนเล็กๆ ที่ปลายก้าน ซึ่งสามารถลอดผ่านคอขวดได้ หากคอขวดไม่อนุญาตให้คุณวางทับด้านใน ซับในของกระป๋องจะถูกแทนที่ด้วยน้ำที่เติมเกลือลงไปเล็กน้อย ระดับน้ำต้องตรงกับระดับชั้นนอก คุณสามารถเทเศษส่วนลงในขวดให้อยู่ในระดับเดียวกัน
แบตเตอรี่ Leiden นั้นทำได้ง่าย เครื่องรับกระป๋องทั้งหมดเชื่อมต่อกันเปล่า ลวดทองแดงและธนาคารถูกติดตั้งบนกระดานวางทับด้วยกรอบ แบตเตอรี่ดังกล่าวจะสะสมไฟฟ้ามากกว่าธนาคารเดียวสี่เท่า การผลิตขวดเลย์เดนและแบตเตอรี่แสดงในรูปที่ 5 ก และ ข.

ข้าว. 5. ไหไลเดนและการรวมเข้าด้วยกันเป็นแบตเตอรี่
a - กระป๋องเลย์เดน, b - แบตเตอรี่ของกระป๋องไลเดน, ค - ช่องว่างประกายไฟ