Лейденская банка

Многие наши современники настолько привыкли к проявлениям окружающей действительности, что в какой-то степени перестали их замечать. Люди живут в ожидании чего-то необъяснимого, хотя самые настоящие чудеса окружают нас повсюду. Что может быть проще, чем щелкнуть клавишей выключателя, чтобы электрическая лампочка разогнала тьму в комнате!? Или подняться на этаж, просто нажав кнопку в лифте. Разве не чудо?

Хотя продолжительность практического использования человечеством электрической энергии насчитывает всего несколько сотен лет, что для истории всего лишь миг, за это время было сделано немало открытий. Некоторые известны и сейчас (чего стоит знаменитый закон Ома!), а о других же вспоминают лишь историки и, изредка, преподаватели в учебных заведениях. К примеру, какие ассоциации возникнут у среднестатистического человека при словах «лейденские банки»? Финансовые учреждения, медицинские приборы, а может «хитрые» емкости для консервации овощей? Впрочем, это вполне закономерно, ведь даже далеко не каждый электромонтер догадается, что лейденская банка – это прообраз современных электрических конденсаторов. Хотя конструкция крайне проста, теоретически, при должной доработке, такие устройства могут вполне успешно работать в составе электрических цепей.

Каждому школьнику известно, что если потереть пластмассовую ручку о волосы, то при ее приближении к другим предметам в воздушном промежутке возникнет искра. Похожий принцип используется в электрофорной машине, благодаря которой появилась лейденская банка. В 18 веке немец Герике продемонстрировал светскому обществу установку, в основе которой был крупный шар из стекла с вмонтированной осью. Простейшая ременная передача заставляла его вращаться. Прикоснувшись куском кожи, можно было вызвать появление электрических искр и невидимых электромагнитных полей. В предметах, находящихся в зоне действия линий напряженности поля, генерировались и накапливались (конденсировались) токи.

1745 год является той датой, когда была открыта лейденская банка. Физик Мушенбрук из Лейдена догадался налить в банку воды, поместить туда кусок проволоки, аккуратно взять емкость руками и поднести к работающему электрофору. При прикосновении к выступающей части проволоки ученый получил сильный удар электрическим током. Это теперь понятно, что руки человека и вода в банке послужили тем, что сейчас называют обкладками конденсатора, а стеклянная стенка сосуда – изолирующим слоем. Лейденская банка могла накапливать так много электричества, что его хватало для прохождения по цепи из 700 человек. Было очевидно, что потенциал у этого открытия огромный. Именно в г. Лейден было налажено производство таких «конденсаторов», что и дало название устройству.

Через 2 года с момента открытия Б. Франклин в целях эксперимента обернул внешние стенки банки фольгой из олова, тем самым увеличив емкость. Было понятно, что многое еще предстояло открыть. Фактически, это был путь «проб и ошибок», а теоретическое обоснование уже выводилось на основании результатов экспериментов. Впоследствии Франклин заменил банку плоским стеклом с фольгой на противоположных сторонах, получив знакомый всем нам конденсатор.

Лейденская банка своими руками может быть изготовлена очень быстро. Понадобится пластмассовая банка, пластина из жести с припаянным изолированным проводом, уголь активированный, прочная фильтровальная бумага, металлическая (или пластиковая с токопроводящей вставкой) крышка с выводом-контактом и соленая вода. Опускаем пластину на дно пластмассовой емкости, свободный конец провода выводим вверх. Сверху закрываем бумагой, насыпаем слой угля, наливаем соленой воды и размещаем крышку с выводом. Получается, что из банки выходят два покрытых изоляцией провода: с нижней и верхней обкладок. Теперь, если к ним подвести внешнее напряжение, то часть его будет конденсироваться. После этого останется лишь подключить нагрузку. При работе с «банкой» нужно соблюдать осторожность.