Leyden Jars wurden Mitte der 1700er Jahre erfunden und nach dem Ort – der Universität Leiden – benannt, an dem viele der frühen Experimente stattfanden. Obwohl diese Geräte recht bescheiden waren, stellten sie einen enormen Durchbruch in der Geschichte der Elektrizität dar, da sie die allerersten Kondensatoren waren und als solche elektrische Ladung speichern konnten. Wissenschaftler hatten ein Jahrhundert lang statische Elektrizität mit elektrostatischen Generatoren erzeugt; Jetzt hatten sie endlich einen Ort, an dem sie es ausdrücken konnten!

Wenn Sie mit ihnen nicht vertraut sind, besuchen Sie bitte unser Tutorial zu elektrostatischen Generatoren, in dem Sie die grundlegende Vorstellung davon erhalten, wie diese Geräte Leyden-Gläser mit der von ihnen erzeugten Ladung gefüllt haben. Kehren Sie dann zum folgenden Tutorial zurück, in dem ausführlicher beschrieben wird, wie dies geschieht und wie die Gläser anschließend entladen werden.

Oben ist unser bescheidenes Leyden-Glas. Dies ist keine Nachbildung des allerersten, das (angeblich) aus einem mit Wasser gefüllten Bierglas bestand (das, sofern es nicht destilliert wird, ein Leiter ist), in das ein Nagel durch einen Stopfen aus einem Isoliermaterial wie Kork eingeführt wurde. Lieber, Dieses Leyden-Glas spiegelt Verbesserungen des folgenden Prototyps wider, Einbeziehung von zwei Metallkondensatorplatten, nicht nur einer.

Unser Leyden-Gefäß besteht also aus einem Glasgefäß, das unsere beiden Leiter isoliert. Die Leiter selbst sind in Form von dünnen Blechen Zinnfolie, eine um die Außenseite des Glases gewickelt, die andere Auskleidung der Innenseite. Im Inneren des Glases hängt eine Metallkette. Diese Kette ist mit einem Messingstab verbunden, der sich durch den isolierenden Holzdeckel erstreckt und in einer Kugel endet. Dieses ganze Setup ist geerdet, was bedeutet, dass es an der Erde (oder an etwas anderem, das an der Erde befestigt ist) befestigt ist, um die Schaltung zu vervollständigen.

Wir werden einen voltaischen Stapel (unsichtbar) verwenden, um unser Glas aufzuladen. (Denken Sie daran, dass die ersten Wissenschaftler, die mit Leyden-Gläsern experimentierten, keinen voltaischen Stapel verwendet hätten, da er erst einige Jahrzehnte später erfunden wurde). Klicken Sie auf die blaue Schaltfläche Laden, um dieses Tutorial zu starten, und beobachten Sie, wie die Elektronen im Strom (dargestellt als kleine gelbe Partikel) durch den Draht zum Messingstab wandern. Wie Sie sehen können, werden diese Elektronen entlang des Metallstabs, entlang der Kette und zur inneren Auskleidung des Gefäßes geleitet, an dem die Kette befestigt ist. Aber dort treffen sie auf eine Straßensperre, denn ihr Weg ist durch das Glas versperrt, das als Isolator (auch Dielektrikum genannt) wirkt, und sie sammeln sich in der inneren Metallauskleidung an. Währenddessen werden auf der anderen Seite des Glases Elektronen in der äußeren Metallauskleidung von den sich ansammelnden Elektronen auf der inneren Auskleidung abgestoßen. Die abgestoßenen Elektronen hinterlassen eine positive Nettoladung (dargestellt durch rote Pluszeichen) auf dem Leiter. Sie erhalten also zwei Metallplatten mit gleichen, aber entgegengesetzten Ladungen.

Eine weitere interessante Sache, die hier vor sich geht (aber nicht im Tutorial dargestellt wird), ist, dass die Moleküle im Glasgefäß auch auf die Ladungen reagieren; Die negativen Ladungen in den Molekülen verschieben sich nach außen, positiv geladenes Metall, und die positiven Ladungen orientieren sich an den negativen Ladungen im Inneren. Das nennt man Polarisation.

Was machst du nun mit dem Strom, wenn du ihn im Glas gefangen hast? Nun, die Leute benutzten Sammlungen von Leyden-Gläsern wie Batterien, um eine beliebige Anzahl von Dingen mit Strom zu versorgen. Sie werden auch verwendet, damals wie heute, grundlegende elektrische Prinzipien zu demonstrieren (schockierend Publikum, manchmal, in mehr als einer Hinsicht). Wir werden auch hier demonstrieren (ohne den Schock).

Verwenden Sie den Stabpositionsschieber, um den Entladungsstab an das geladene Leyden-Gefäß heranzuführen. Wie Sie sehen, nähert sich ein Arm des Zauberstabs der negativ geladenen Metallkugel, der andere dem positiv geladenen Futter außerhalb des Glases. Auf diesem Weg werden diese entgegengesetzt geladenen Teilchen, wenn der Zauberstab nahe genug kommt, mit einem dramatischen kleinen Blitz über die Funkenstrecke springen und aufeinander zustürmen.