słoiki Leyden zostały wynalezione w połowie 1700 roku, nazwane na cześć miejsca – Uniwersytetu w Lejdzie – gdzie miało miejsce wiele wczesnych eksperymentów. Urządzenia te, choć dość skromne, stanowiły ogromny przełom w historii elektryczności, ponieważ były pierwszymi kondensatorami i jako takie były w stanie przechowywać ładunek elektryczny. Naukowcy wytwarzali elektryczność statyczną za pomocą generatorów elektrostatycznych od wieku; teraz w końcu mieli gdzie ją umieścić!

jeśli nie jesteś z nimi zaznajomiony, odwiedź nasz samouczek generatorów elektrostatycznych, gdzie dowiesz się, w jaki sposób te urządzenia napełniały słoiki Leydena ładunkiem, który stworzyły. Następnie wróć do poniższego samouczka, który zawiera więcej szczegółów na temat tego, jak to się dzieje i jak następnie rozładowywane są słoiki.

powyżej jest nasz skromny słoik Leydena. Nie jest to replika pierwszego, który składał się (podobno) z szklanki do piwa wypełnionej wodą (która, o ile nie jest destylowana, jest przewodnikiem), do której wstawiono gwóźdź przez korek wykonany z materiału izolacyjnego, takiego jak korek. Zamiast tego, ten słoik Leydena odzwierciedla ulepszenia prototypu, który nastąpił, zawierające dwie metalowe płytki kondensatorowe, a nie tylko jedną.

więc nasz słoik Leyden składa się ze szklanego słoika, który izoluje nasze dwa przewodniki. Same przewodniki są w postaci cienkich arkuszy folii aluminiowej, jedna owinięta wokół zewnętrznej strony słoika, druga wyściełająca wnętrze. Wewnątrz słoika wisi metalowy łańcuch. Łańcuch ten jest połączony z mosiężnym prętem rozciągającym się przez izolacyjną drewnianą pokrywę i kończącym się w kulce. Cała ta konfiguracja jest uziemiona, co oznacza, że jest przymocowana do ziemi (lub do czegoś innego, co jest przymocowane do ziemi), aby zakończyć Obwód.

użyjemy stosu voltaicznego (niewidocznego), aby naładować nasz słoik. (Należy pamiętać, że pierwsi naukowcy, którzy eksperymentowali ze słoikami Leydena, nie użyliby stosu fotowoltaicznego, ponieważ wynaleziono go dopiero kilkadziesiąt lat później). Kliknij niebieski przycisk ładowania, aby rozpocząć ten samouczek i obserwuj, jak elektrony w prądzie (przedstawione jako małe żółte cząstki) przemieszczają się przez drut do mosiężnego pręta. Jak widać, te elektrony są prowadzone w dół metalowego pręta, w dół łańcucha i do wewnętrznej wyściółki słoika, do którego łańcuch jest przymocowany. Ale tam trafiają na blokadę, bo ich droga jest zablokowana przez szkło, działając jako izolator (zwany także dielektrykiem) i gromadzą się w wewnętrznej metalowej okładzinie. Tymczasem po drugiej stronie szkła elektrony w zewnętrznej metalowej okładzinie są odpychane przez akumulujące się elektrony na wewnętrznej okładzinie. Odpychane elektrony pozostawiają na przewodzie ładunek dodatni netto (przedstawiony czerwonymi znakami plus). Więc kończymy z dwoma metalowymi płytkami o równych, ale przeciwnych ładunkach.

inną interesującą rzeczą (ale nie opisaną w samouczku) jest to, że cząsteczki w szklanym słoiku również reagują na ładunki; ujemne ładunki w cząsteczkach przesuwają się w kierunku zewnętrznego, dodatnio naładowanego metalu, a dodatnie ładunki kierują się w kierunku ujemnych ładunków wewnątrz. To się nazywa polaryzacja.

co zrobić z prądem, gdy już go w słoiku wsadzisz? Cóż, ludzie używali kolekcji słoików Leydena, takich jak baterie, do zasilania dowolnej liczby rzeczy. Są one również używane, jak teraz, do demonstrowania podstawowych zasad elektrycznych (szokujących odbiorców, czasami, na więcej sposobów niż jeden). My również zademonstrujemy tutaj (bez szoku).

użyj suwaka położenia różdżki, aby zbliżyć różdżkę wyładowczą do naładowanego słoika Leydena. Jak widzisz, jedno ramię różdżki zbliży się do ujemnie naładowanej metalowej kuli, drugie zbliży się do dodatnio naładowanej podszewki Na Zewnątrz słoika. Wyposażone w tę ścieżkę, te przeciwstawnie naładowane cząstki, gdy różdżka zbliży się wystarczająco, przeskoczą przez iskierkę z dramatycznym małym błyskiem i ruszą w kierunku siebie.