Historia del condensador Parte 1: primeros descubrimientos

La historia de los condensadores comienza con los primeros intentos de estudiar la electricidad. Los comparo con los primeros pasos de la aviación, cuando las personas fabricaban aviones con madera y tela e intentaban saltar en el aire, sin comprender la aerodinámica lo suficiente como para entender cómo mantenerse arriba. Hubo un período similar en el estudio de la electricidad. Cuando se descubrió el condensador, nuestra comprensión era tan primitiva que se creía que la electricidad es un líquido que existe en dos formas: vítrea y resinosa. Y, como verá más adelante, todo cambió en los primeros años del desarrollo de condensadores.

La historia se origina en 1745. En ese momento, la electricidad solo podía ser creada por un generador electrostático. La bola de cristal giraba a una velocidad de varios cientos de revoluciones por minuto, y el experimentador la tocaba con las manos. La electricidad acumulada en él podría ser descargada. Hoy llamamos a este efecto triboeléctrico : aquí puede ver cómo se puede usar para alimentar la pantalla LCD.



En 1745, Ewald Jürgen von Kleist de Pomerania (Alemania) intentó almacenar electricidad en alcohol, decidiendo que podía transferir electricidad a través de un conductor del generador a un recipiente médico de vidrio. Como la electricidad se consideraba líquida, este enfoque parecía razonable. Él creía que el vidrio evitaría que el líquido eléctrico escapara del alcohol. Hizo esto aproximadamente de la misma manera que se muestra en la imagen, pasando un clavo por un corcho y bajándolo en alcohol, sosteniendo una botella de vidrio con una mano. En ese momento, no tenía idea sobre el importante papel de la mano. Von Kleist descubrió que podía obtener una chispa si tocaba el cable, más poderoso que si usara un solo generador.

Anunció su descubrimiento a un grupo de científicos alemanes a fines de 1745, y la noticia llegó a la Universidad de Leiden en los Países Bajos, pero fue distorsionada en el camino. En 1746, Peter van Mushenbrook con su alumno Andreas Kuneus repitió con éxito el experimento, solo con agua. Mushenbruck informó a la comunidad científica francesa de los resultados del experimento. Se cree que Muschenbruck hizo este descubrimiento de forma independiente. Pero eso fue solo el comienzo.

Jean-Antoine Noulay (también conocido como Abbot Noulay), un experimentador francés, bautizó el recipiente Leiden y lo vendió como un tipo especial de botella a personas ricas interesadas en la ciencia.

Fue en la Universidad de Leiden donde descubrieron que el experimento solo funciona si sostienes el recipiente con la mano y no lo sostienes con material aislante.

Hoy entendemos que el líquido en contacto con el vidrio funcionaba como una placa de condensador, y la mano como la otra, el vidrio era un aislante. El generador era una fuente de alto voltaje, y el brazo y el cuerpo proporcionaban conexión a tierra.

Daniel Gralat, físico y alcalde de Gdansk (Polonia) fue el primero en combinar varios recipientes en paralelo, aumentando así la cantidad de carga almacenada. En las décadas de 1740 y 1750, Benjamin Franklin también experimentó con los bancos Leyden en un territorio que pronto se convirtió en los Estados Unidos de América y llamó a la recolección de varias latas una batería, debido a su parecido con una batería de arma.


batería Latas de Leiden


desmontan la lata lata


desmontada

Franklin experimentó con agua embotellada y la lámina que recubre las botellas, y decidió que la carga se almacenaba en vidrio, no en agua. Trabajó con latas plegables de Leyden, en las que se quitó la lámina exterior e interior del vidrio. Más tarde se demostró que estaba equivocado. Franklin trabajó con vidrio higroscópico , y cuando retiró la lámina, la carga se movió a través de la descarga de corona hacia la humedad en el vidrio. Si usa un recipiente de parafina dura o vidrio templado, la carga permanece en las placas de metal. Hay otro efecto, la absorción dieléctrica , debido a los dipolos en el dieléctrico, como resultado de lo cual el capacitor retiene la carga incluso después de cortocircuitar las placas.

Franklin trabajó con placas de vidrio planas, con papel de aluminio en ambos lados, describiendo el diseño de varios de estos condensadores en una de las letras.

Casi al mismo tiempo, los otros experimentos de Franklin mostraron que solo una sustancia es responsable de la transferencia de carga, aunque todavía se consideraba un líquido: el descubrimiento de un electrón estaba destinado a suceder solo alrededor de 1800. Encontró que en un objeto cargado hay un exceso de este "líquido" o una deficiencia. Esto refutó la hipótesis de dos tipos de electricidad.

En 1776, Alessandro Volta, trabajando con varios métodos para medir el potencial eléctrico, o voltaje (V) y carga (Q), descubrió que para un objeto dado, V y Q son proporcionales, llamándola la "ley de la capacidad". Gracias a este estudio, una unidad de estrés recibió su nombre.

El término "condensador" no se usó hasta la década de 1920. Han sido llamados condensadores durante mucho tiempo, y todavía se llaman así en algunos países y para algunos propósitos [por ejemplo, aquí en nuestro país se les llama en inglés "condensador" de la palabra "capacidad" - "capacidad" / aprox. transl.]. El término condensador fue propuesto por Volta en 1782, y proviene del condensador italiano. El nombre indicaba la capacidad del dispositivo para almacenar una mayor densidad de carga que un conductor aislado.


Aparato de faraday

En la década de 1830, Michael Faraday realizó experimentos que determinaron que el material ubicado entre las placas del condensador afecta la cantidad de carga almacenada en las placas. Experimentó con condensadores esféricos: dos esferas metálicas concéntricas entre las cuales podría haber aire, vidrio, cera, goma laca (resina) u otros materiales. Utilizando el equilibrio de torsión de Coulomb , midió la carga del condensador cuando había aire en el espacio entre las esferas. Luego, manteniendo el voltaje sin cambios, midió la carga, llenando el espacio con otros materiales. Descubrió que la carga era mayor si se usaban otros materiales en lugar de aire. Lo llamó una capacitancia inductiva especial, y debido a su trabajo, las unidades de capacitancia se llaman faradios.

El término "dieléctrico" se usó por primera vez en una carta de William Wivel a Faraday, donde describió cómo Faraday acuñó el término "imán" por analogía con "dieléctrico", y que el término "diamagnético" probablemente tendría que usarse, pero luego sería inconveniente use el término "dieléctrico" debido a tres vocales seguidas.


Generador de Wimshurst

Las latas y condensadores de Leyden hechos de vidrio plano y papel de aluminio se usaron para transmisores de chispas y electroterapia médica hasta fines del siglo XVIII. Con la invención de la radio, los condensadores comenzaron a adquirir gradualmente un aspecto moderno, principalmente debido a la necesidad de reducir la inductancia, para operar a altas frecuencias. Los pequeños condensadores estaban hechos de láminas dieléctricas flexibles, como papel aceitado, a menudo curvado, con papel de aluminio en ambos lados. La historia de los condensadores modernos se describe en una publicación separada.

Curiosamente, los primeros condensadores son muy similares a los productos caseros, y algunos fueron realmente hechos por entusiastas. Los amantes de la alta tensión siguen utilizando las latas de Leiden, como en este generador Wimshurst impreso en una impresora 3D , y como en este entretenimiento con "la muerte puede ".

Source: https://habr.com/ru/post/es396509/