צנצנת ליידן
צנצנת ליידן (באנגלית: Leyden jar) היא קבל חשמלי בצורתו המוקדמת, שהומצאה באמצע המאה ה-18 עם ראשית חקר התופעות החשמליות, ושימשה ברבים מהניסויים המוקדמים בחשמל.
הצנצנת עשויה מזכוכית והיא מצופה במתכת בצידה הפנימי כולל תחתיתה, וכן בצידה החיצוני. דרך הפקק עובר מוט מתכת שממנו יורדת שרשרת מתכת הנוגעת בתחתית המיכל. המוט משמש לטעינת הצנצנת במטען אלקטרוסטטי. לצורך הטעינה נוגעים במוט עם חפץ טעון חשמל סטאטי חיובי או שלילי, בעוד הציפוי החיצוני מוארק (למשל על ידי החזקתו ביד). בתור מקור למטען השתמשו, למשל, בכדור זכוכית שנטען על ידי שפשוף עם משי - זכוכית נוטה לאבד אלקטרונים יותר בקלות ממשי, לכן עקב המגע ביניהם אלקטרונים מהזכוכית עוברים למשי ונוצר על פניה מטען חיובי (האפקט הטריבואלקטרי).
בדומה לקבל מודרני הצנצנת מורכבת מתווך מבודד שהוא הזכוכית, בין שני מוליכים שהם הציפוי הפנימי והחיצוני. הצנצנת אוגרת מטען חשמלי במתח גבוה, וככל שהצנצנת גדולה יותר היא יכולה לאגור יותר מטען. מוערך שצנצנת ליידן יכולה לאגור מטען במתח בין 20,000 ל-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[1] של המסוף המתכתי, פריצה חשמלית של האוויר נטתה להתחיל להיווצר בסמוך לקצוות אלו, כך שהדרך להימנע מכך הייתה מתן צורה מעוגלת יותר לקצה המסוף.
פריקת הצנצנת נעשית על ידי יצירת קצר בין הציפוי החיצוני למוט, הפריקה מתרחשת כהרף עין ונוצר ניצוץ בין שני המגעים.
דגמים מוקדמים עוד יותר של צנצנת ליידן היו עשויים מצנצנת מלאה עד חציה מים ששימשו כמוליך במקום הציפוי הפנימי.
צנצנת ליידן הומצאה במקביל ובאופן בלתי תלוי בידי איש הדת הגרמני אוולד גאורג פון קלייסט ב-11 באוקטובר 1745 ובידי המדען ההולנדי פיטר ון מוסנברוק מהעיר ליידן ב-1745–1746. ההמצאה נקראה על שם העיר.
צנצנת ליידן שימשה לביצוע רבים מהניסויים הראשונים בחשמל, והמצאתה הייתה בעלת חשיבות יסודית בחקר התופעה החשמלית. בניסוי מפורסם, בנג'מין פרנקלין טען צנצנות ליידן ממטען שאסף מברק, בעזרת עפיפון. פרנקלין עסק במחקרים בחשמל, וחיבר מספר צנצנות ליידן בטור[2]. במאמר שפרסם בו תיאר את המתקן השתמש במילה battery, סוללת תותחים שמזכירה במראה את המתקן, וזה כנראה מקור שמה של הסוללה החשמלית. חוקרים ונסיינים רבים המשיכו להשתמש במתקנים דומים, לפעמים עם מספר רב של צנצנות, שחוברו בטור או במקביל.
הצנצנת הייתה האמצעי הראשון לצבירה ושימור של מטען בהפרש מתח גבוה, שניתן לפרוק בכל עת בהתאם לרצון הנסיין, ושימשה במחקרים הראשונים בהולכה חשמלית, אלקטרוסטטיקה, ובחקר התופעה החשמלית בכלל. בצנצנות ליידן נעשה תחילה שימוש בניסויים אלקטרוסטטיים, ומאוחר יותר בציוד הדורש מתח גבוה כמו במשדרי הרדיו של היינריך רודולף הרץ או במכשירי אלקטרותרפיה.
צנצנות ליידן עדיין משמשות כיום בחינוך מדעי כדי להדגים את עקרונות היסוד של האלקטרוסטטיקה.
היסטוריה עריכה
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.
ראו גם עריכה
קישורים חיצוניים עריכה
- הדגמה של אופן הטעינה של צנצנת ליידן באמצעות גנרטור אלקטרוסטטי (באנגלית).
- צנצנת ליידן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים עריכה
- ^ באופן שקול, בסמוך לאזורים בעלי עקמומיות גבוהה במיוחד.
- ^ John Ambrose Fleming, Leyden Jar, 1911 Encyclopædia Britannica Volume 16
- ^ 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