צנצנת ליידן

צנצנת ליידןאנגלית: Leyden jar) היא רכיב חשמלי ישן, שאוגר מטען חשמלי (ממקור חיצוני) במתח גבוה בין מוליכים חשמליים המצפים את המשטח הפנימי והחיצוני של קנקן זכוכית. צנצנת ליידן טיפוסית מורכבת מצנצנת זכוכית שנייר מתכת מצפה את משטחיה הפנימיים והחיצוניים, וממסוף מתכתי הניצב למכסה הצנצנת ומצוי במגע עם ציפוי המתכת הפנימי. מסוף המתכת מחובר דרך תיל מוליך לגנרטור אלקטרוסטטי (הפועל בעזרת האפקט הטריבואלקטרי[1]), בעוד שציפוי המתכת החיצוני מוארק לקרקע[2]. הזכוכית משמשת כתווך מבודד המפריד בין המוליך הפנימי והחיצוני, ובכך מונעת פריקה מיידית של המטען החשמלי. צנצנת ליידן היא צורתו המקורית של הקבל החשמלי.

צנצנת ליידן ממולאת מים מוקדמת, המורכבת מבקבוק עם יתד מתכתי דרך הפקק שלו, אשר מצוי במגע עם המים. כאן המים ממלאים את תפקיד המוליך המתכתי הפנימי.

היא הומצאה במקביל ובאופן בלתי תלוי בידי איש הדת הגרמני אוולד גאורג פון קלייסט ב-11 באוקטובר 1745 ובידי המדען ההולנדי פיטר ואן משנברוק מהעיר ליידן ב-1745–1746. ההמצאה נקראה על שם העיר.

צנצנת ליידן שימשה לביצוע רבים מהניסויים הראשונים בחשמל, והמצאתה הייתה בעלת חשיבות יסודית בחקר האלקטרוסטטיקה. היא הייתה האמצעי הראשון לצבירה ושימור של מטען חשמלי בכמויות גדולות, אשר ניתן לפרוק אותו בכל עת בהתאם לרצון הנסיין, ובזכות זאת איפשרה להתגבר על הבעיות הראשוניות שהגבילו את המחקרים הראשונים בהולכה חשמלית. צנצנות ליידן עדיין משמשות כיום בחינוך מדעי כדי להדגים את עקרונות היסוד של האלקטרוסטטיקה.

היסטוריהעריכה

היוונים הקדמונים כבר ידעו שפיסות ענבר יכולות למשוך אליהן חלקיקים קלי משקל לאחר שפשופן. הענבר הפך לטעון דרך האפקט הטריבואלקטרי. המילה היוונית לענבר נהגית "ēlektron" והיא מקורה של המילה האנגלית "electricity".[3]

בסביבות 1650, אוטו פון גריקה בנה גנרטור אלקטרוסטטי פרימיטיבי: כדור גופרית שסבב סביב ציר סיבוב. כאשר גריקה אחז בכדור וסובב את הכדור במהירות כנגד החיכוך עם ידו, נערם חשמל סטטי בכדור. הניסוי הזה היה מקור השראה לבניית כמה צורות מוקדמות של "מכונות חיכוך", אשר סייעו רבות בחקר החשמל.

צנצנת ליידן הומצאה באופן בלתי תלוי בידי שתי קבוצות אנשים: הכומר הגרמני הזוטר אוולד גאורג פון קלייסט, והמדענים ההולנדים פיטר ואן משנברוק ואנדרס קונייס, אשר הצביעו על אופן העבודה של מכשיר זה.

צנצנת ליידן היא מכשיר מתח גבוה: מוערך כיום שאת צנצנות ליידן הראשונות ניתן היה לטעון למתח של 20,000 עד 60,000 וולט. לאלקטרודה המרכזית (המסוף המתכתי המחובר דרך תיל לגנרטור) היה כדור מתכת בקצה אחד שלה על מנת למנוע זליגה של המטען לאוויר דרך פריקת הילה (אנ'); מכיוון שבדרך כלל נוצרו שדות חשמליים חזקים בסמוך לקצוות חדים[4] של המסוף המתכתי, פריצה חשמלית של האוויר נטתה להתחיל להיווצר בסמוך לקצוות אלו, כך שהדרך להימנע מכך הייתה מתן צורה מעוגלת יותר לקצה המסוף. בצנצנות ליידן נעשה תחילה שימוש בניסויים אלקטרוסטטיים, ומאוחר יותר בציוד הדורש מתח גבוה כמו במשדרי הרדיו של היינריך רודולף הרץ או במכשירי אלקטרותרפיה.

ראו גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

  מדיה וקבצים בנושא צנצנת ליידן בוויקישיתוף

הערות שולייםעריכה

  1. ^ גנרטור אלקטרוסטטי, אשר עליו מתבססת אגירת האנרגיה החשמלית בצנצנת ליידן, מבוסס בעצמו על צמדי חומרים מסוימים המהווים צמדים טריבואלקטריים, שבהם יש כיוון מוגדר למעבר האלקטרונים מחומר לחומר. לפיכך ניתן לסכם ולומר שהעקרון הטכנולוגי עליו מושתתת הכנת צנצנות ליידן הוא שימוש בתכונותיהם הכימיות השונות של צמדים טריבואלקטריים כדי להמיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.
  2. ^ הכרחי להאריק את משטח המתכת החיצוני לקרקע כי אחרת ייצבר בצנצנת מטען כולל שלילי שיפעיל כוח דחייה חשמלי על אלקטרונים נוספים המנסים להגיע אל המשטח הפנימי של הצנצנת, ובכך יימנע את המשך טעינת משטחי הצנצנת. ההארקה מבטיחה כי על המשטח החיצוני ייצטבר מטען חיובי המקזז במדויק את המטען השלילי שעל המשטח הפנימי, באופן שמשמר את הנייטרליות החשמליות של הצנצנת כולה.
  3. ^ Bruce J. Hunt, Pursuing Power and Light: Technology and Physics from James Watt to Albert Einstein, Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 2010, עמ' 68 - 69
  4. ^ באופן שקול, בסמוך לאזורים בעלי עקמומיות גבוהה במיוחד.