Botol Bagian Leyden, Operasi, Eksperimen

Itu Botol Leyden Ini adalah botol atau kendi kaca tipis, yang berisi lembaran logam yang disesuaikan dengan baik di bagian internalnya dan di luar film logam yang sama ketatnya.

Ini adalah perangkat listrik pertama dalam riwayat yang berfungsi untuk menyimpan beban listrik hanya dengan menyentuhnya, baik oleh batang atau oleh lembaran luar, dengan batang yang sebelumnya dimuat oleh gesekan (efek triboelektrik) atau dengan induksi elektrostatik. Anda juga dapat menggunakan sumber tegangan seperti baterai atau baterai.

Gambar 1. Gambar tersebut menunjukkan botol Leyden yang khas. Lembar bagian dalam adalah salah satu pelat kondensor dan lembaran eksternal adalah pelat lainnya. Sumber: Wikimedia Commons. Rama [CC BY-SA 3.0 fr (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/fr/akta.di)] [TOC]

Sejarah

Penemuan botol Leyden. Independen dan bersamaan, penemu Jerman Ewald Georg von Kleist juga berhasil menyimpan listrik statis dengan botol yang sama, mengantisipasi orang Belanda itu.

Musschenbroek mendapat bantuan dari seorang pengacara bernama Cunaus, yang telah diundangnya ke laboratoriumnya di Leyden. Karakter Sagazo ini adalah orang pertama yang menyadari bahwa beban terakumulasi memegang botol dengan tangan saat memuat batang atau jarum dengan mesin elektrostatik.

After Professor Musschenbroek surprised everyone with his invention, the following improvement in the Leyden bottle, as the device was finally baptized, was carried out in 1747 thanks to John Bevis, doctor, researcher and if that were not enough the astronomer he discovered The crab nebula.

Bevis mengamati bahwa jika dia menutupi botol di luarnya dengan seprai tipis, tidak perlu memegangnya dengan tangannya.

Dia juga menyadari bahwa mengisinya dengan air atau alkohol tidak diperlukan (botol asli Musschenbroek penuh dengan cairan) dan bahwa hanya dinding bagian dalam botol dengan folio logam yang diperlukan dalam kontak dengan batang yang melintasi gabus.

Eksperimen selanjutnya mengungkapkan bahwa lebih banyak beban yang terakumulasi karena kaca lebih tipis dan permukaan logam yang berdekatan paling luas.

Para Pihak

Bagian -bagian dari botol Leyden ditunjukkan pada Gambar 1. Kaca bertindak sebagai isolator atau dielektrik di antara pelat, selain melayani untuk memberi mereka dukungan yang diperlukan. Pelat biasanya irisan timah tipis, aluminium atau tembaga.

Dapat melayani Anda: apa sifat termal dan apa itu? (Dengan contoh)

Untuk memproduksi tutup kendi, isolator juga digunakan, misalnya kayu kering, plastik atau kaca. Tutupnya ditransfer oleh batang logam dari mana rantai yang berfungsi untuk melakukan kontak listrik dengan hang pelat internal.

Bahan yang diperlukan untuk memproduksi botol leyden

- Botol kaca, setipis mungkin

- Lembaran logam (aluminium, timah, tembaga, timah, perak, emas) untuk menutupi secara terpisah, bagian internal dan eksternal botol.

- Tutup bahan isolasi horadada.

- Batang logam untuk melintasi tutup horared dan bahwa di ujung dalam memiliki rantai atau kabel yang membuat kontak logam dengan lembaran dalam botol. Ujung batang lainnya biasanya berakhir di bola, untuk menghindari lengkungan listrik dengan terakumulasi beban di ujung.

Gambar 2. Bagian dari botol Leyden. Sumber: Wikimedia Commons.

Berfungsi

Untuk menjelaskan akumulasi muatan listrik, perlu untuk memulai dengan menetapkan perbedaan antara isolator dan konduktor.

Logam adalah driver karena elektron (pembawa beban negatif dasar) dapat bergerak dengan bebas di dalamnya. Yang tidak berarti bahwa logam selalu dimuat, pada kenyataannya tetap netral ketika jumlah elektron sama dengan proton.

Di sisi lain, elektron di dalam isolator tidak memiliki mobilitas logam yang khas. Namun, dengan menggosok antara bahan isolasi yang berbeda, dapat terjadi bahwa elektron permukaan salah satu dari mereka pergi ke permukaan yang lain.

Kembali ke botol Leyden, disederhanakan itu adalah lembaran logam yang dipisahkan oleh isolator dari lembaran konduktif lainnya. Gambar 3 menunjukkan skema.

Gambar 3: Skema yang disederhanakan dari botol Leyden dan bagaimana ia memperoleh beban. Sumber: Fanny Zapata.

Misalkan pelat luar terhubung ke tanah, baik memegangnya dengan tangan atau dengan menggunakan kabel. Saat batang yang diisi secara positif dengan menggosok, batang yang terhubung dengan pelat internal terpolarisasi. Ini mengarah pada pemisahan beban di set Rod-plaque internal.

Elektron pelat luar tertarik pada beban positif dari pelat yang berlawanan dan lebih banyak elektron mencapai pelat luar dari sambungan tanah.

Dapat melayani Anda: Sirkuit arus bergantian: jenis, aplikasi, contoh

Ketika koneksi ini terganggu, pelatnya bermuatan negatif dan ketika batang dipisahkan, pelat dalam bermuatan positif.

Kapasitor atau kapasitor

Botol Leyden adalah kapasitor pertama yang dikenal. Kapasitor terdiri dari dua pelat logam yang dipisahkan oleh isolator dan terkenal dalam listrik dan elektronik sebagai elemen sirkuit yang sangat diperlukan.

Kondensor paling sederhana terdiri dari dua pelat area datar KE memisahkan jarak D Jauh lebih sedikit dari ukuran piring.

Kapasitas C Untuk menyimpan beban dalam kondensor pelat datar sebanding dengan area tersebut KE piring, dan berbanding terbalik dengan pemisahan D Di antara piring. Konstanta proporsionalitas adalah Tunjangan Listrik ε dan meringkas dalam ungkapan berikut:

C = ε⋅a / d

Kondensor yang dibentuk oleh botol Leyden dapat didekati oleh dua pelat silinder konsentris radio ke internal dan radio B Untuk pelat luar dan tinggi L. Perbedaan radio justru ketebalan kaca D Apa pemisahan di antara piring.

Kapasitas C Dari kondensor pelat silinder diberikan oleh:

C = ε⋅2πl / ln (b / a)

Seperti yang disimpulkan dari ekspresi ini, semakin besar panjang L lebih banyak kapasitas memiliki perangkat.

Kapasitas botol Leyden

Jika ketebalan atau pemisahan D Jadilah lebih sedikit dari radio, maka kapasitas dapat diperkirakan dengan ekspresi pelat datar sebagai berikut:

C ≈ ε⋅2πa l / d = ε⋅p l / d

Di ekspresi sebelumnya P Itu adalah perimeter pelat silindris dan L tinggi.

Terlepas dari formulir, beban maksimum Q yang dapat mengumpulkan kondensor sebanding dengan tegangan beban V, Menjadi kapasitas C dari kondensor konstanta proporsionalitas.

Q = c⋅ V

Botol Dendden Rumah

Dengan bahan mudah untuk dibawa ke rumah dan beberapa keterampilan manual, Anda dapat meniru Profesor Musschenbroek dan membangun botol Leyden. Untuk ini diperlukan:

- 1 gelas atau botol plastik, seperti mayones.

- 1 tutup isolasi plastik horadada yang melaluinya kawat atau kabel yang kaku akan dilewati.

- Strip persegi panjang foil aluminium dapur untuk menutupi, menempel atau menempel di dalam dan di luar botol. Penting bahwa cakupan aluminium tidak mencapai tepi botol, itu bisa sedikit lebih tinggi dari setengahnya.

Dapat melayani Anda: konduktor listrik

- Kabel fleksibel tanpa isolasi yang disambung ke bagian dalam batang, sehingga membuat kontak dengan aluminium foil yang menutupi bagian dalam dinding botol.

- Sphere logam (pergi di atas tutupnya untuk menghindari efek tips).

- Kabel tanpa isolasi yang akan terhubung ke lembaran aluminium luar.

- Aturan dan gunting.

- selotip.

Catatan: Versi lain yang menghindari pekerjaan menempatkan aluminium foil di dalam adalah mengisi botol atau botol dengan larutan air dan garam, yang akan berfungsi sebagai pelat dalam.

Prosedur

Tutupi botol di dalam dan luar dengan strip aluminium foil, jika perlu mereka diperbaiki dengan pita perekat, berhati -hatilah agar tidak melebihi setengah dari botol.

- Menusuk dengan hati -hati tutupnya untuk melewati kabel kawat atau tembaga tanpa penutup isolasi, untuk menghubungi aluminium foil bagian dalam dengan eksterior, di mana bola konduktif harus ditempatkan tepat di atas tutupnya.

- Lebih banyak kabel tanpa isolasi digunakan untuk menghubungkan penutup luar dan membuat semacam pegangan. Seluruh set harus mirip dengan apa yang ditunjukkan pada Gambar 1 dan 4.

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

Eksperimen

Setelah botol Leyden dapat dibangun, Anda dapat bereksperimen dengannya:

Eksperimen 1

Jika Anda memiliki televisi atau monitor lama yang layarnya adalah sinar katoda, Anda dapat menggunakannya untuk memuat botol. Untuk melakukan ini, pegang botol dengan satu tangan di pelat luar, sambil mendekati dan memainkan kabel yang terhubung dengan bagian dalam.

Kabel yang diikat ke luar harus mendekati kabel yang berasal dari bagian internal botol. Perhatikan bahwa percikan terjadi, menunjukkan bahwa botol telah diisi secara elektrik.

Eksperimen 2

Jika tidak memiliki layar yang memadai, Anda dapat memuat botol Leyden dengan membawanya ke kain wol yang hanya mengambil pengering pakaian. Pilihan lain untuk sumber pemuatan adalah mengambil sepotong tabung plastik (PVC) yang sebelumnya telah diampelas untuk menghilangkan lemak dan pernis. Gosok tabung dengan handuk kertas sampai mendapatkan beban yang cukup.

Referensi

1. Botol Leyden. Pulih dari: is.Wikipedia.org
2. Instrumen Listrik. Leyden Jar. Dipulihkan dari: Brittanica.com
3. Endesa Educa. Eksperimen: Botol Leyden. Dipulihkan dari: YouTube.com.
4. Leyden Jar. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org.
5. Fisika Toples Leyden di "MacGyver". Pulih dari: kabel.com
6. Tippens, hlm. Fisika: Konsep dan Aplikasi. 516 - 523.