Histoire des condensateurs Partie 1: Premières découvertes

L'histoire des condensateurs commence avec les premières tentatives d'étude de l'électricité. Je les compare aux premiers pas de l'aviation, lorsque les gens fabriquaient des avions en bois et en tissu et tentaient de sauter dans les airs, ne comprenant pas suffisamment l'aérodynamisme pour comprendre comment rester à l'étage. Il y a eu une période similaire dans l'étude de l'électricité. Au moment où le condenseur a été découvert, notre compréhension était si primitive que l'on croyait que l'électricité est un liquide qui existe sous deux formes - vitreuse et résineuse. Et, comme vous le verrez plus tard, tout a changé au cours des premières années du développement des condensateurs.

L'histoire remonte à 1745. À cette époque, l'électricité ne pouvait être créée que par un générateur électrostatique. La boule de verre tournait à une vitesse de plusieurs centaines de tours par minute, et l'expérimentateur la toucha avec ses mains. L'électricité accumulée pourrait être déchargée. Aujourd'hui, nous appelons cet effet triboélectrique - ici vous pouvez voir comment il peut être utilisé pour alimenter l'écran LCD.



En 1745, Ewald Jürgen von Kleist de Poméranie (Allemagne) a tenté de stocker l'électricité dans l'alcool, décidant qu'il pouvait transférer l'électricité via un conducteur du générateur vers un récipient médical en verre. L'électricité étant considérée comme liquide, cette approche semblait raisonnable. Il pensait que le verre empêcherait le fluide électrique de s'échapper de l'alcool. Il l'a fait à peu près de la même manière que sur la photo, en passant un clou dans un bouchon et en le laissant tomber dans l'alcool, en tenant une bouteille en verre d'une main. À ce moment, il n'avait aucune idée du rôle important de la main. Von Kleist a découvert qu'il pouvait obtenir une étincelle s'il touchait le fil, plus puissant que s'il n'utilisait qu'un seul générateur.

Il a annoncé sa découverte à un groupe de scientifiques allemands à la fin de 1745, et la nouvelle a atteint l'Université de Leiden aux Pays-Bas, mais a été déformée en cours de route. En 1746, Peter van Mushenbrook avec son élève Andreas Kuneus a répété avec succès l'expérience, uniquement avec de l'eau. Mushenbruck a informé la communauté scientifique française des résultats de l'expérience. Muschenbruck aurait fait cette découverte indépendamment. Mais ce n'était que le début.

Jean-Antoine Noulay (également connu sous le nom d'Abbé Noulay), un expérimentateur français, a baptisé le navire Leiden et l'a vendu comme une sorte spéciale de bouteille aux riches qui étaient intéressés par la science.

C'est à l'Université de Leiden qu'ils ont découvert que l'expérience ne fonctionne que si vous tenez le récipient avec votre main et ne le soutenez pas avec un matériau isolant.

Aujourd'hui, nous comprenons que le liquide en contact avec le verre fonctionnait comme une plaque de condensateur, et la main comme l'autre, le verre était un isolant. Le générateur était une source de haute tension et le bras et le corps assuraient la mise à la terre.

Daniel Gralat, physicien et maire de Gdansk (Pologne) a été le premier à combiner plusieurs navires en parallèle, augmentant ainsi la quantité de charge stockée. Dans les années 1740 et 1750, Benjamin Franklin a également expérimenté avec des banques Leyden dans un territoire qui s'est rapidement transformé en États-Unis d'Amérique et a appelé la collecte de plusieurs canettes une batterie, en raison de sa ressemblance avec une batterie de fusil.


batterie Leiden canettes


démonter la boîte


démontée peut

Franklin a expérimenté avec de l'eau en bouteille et le papier d'aluminium qui tapisse les bouteilles et a décidé que la charge était stockée dans du verre, pas dans de l'eau. Il a travaillé avec des canettes pliables de Leyde, dans lesquelles le film extérieur et intérieur a été retiré du verre. Il a été prouvé plus tard qu'il avait tort. Franklin a travaillé avec du verre hygroscopique , et quand il a retiré la feuille, la charge s'est déplacée à travers la décharge corona dans l'humidité du verre. Si vous utilisez un récipient en paraffine dure ou en verre trempé, la charge reste sur les plaques métalliques. Il y a un autre effet, l' absorption diélectrique , dû aux dipôles dans le diélectrique, à la suite de quoi le condensateur conserve sa charge même après avoir court-circuité les plaques.

Franklin a travaillé avec des plaques de verre plates, avec du papier d'aluminium des deux côtés, décrivant la conception de plusieurs de ces condensateurs dans l'une des lettres.

À peu près à la même époque, les autres expériences de Franklin ont montré qu'une seule substance est responsable du transfert de charge, bien qu'elle soit encore considérée comme un liquide - la découverte d'un électron ne devait se produire que vers 1800. Il a constaté que dans un objet chargé il y avait soit un excès de ce «liquide» soit une carence. Cela a réfuté l'hypothèse de deux types d'électricité.

En 1776, Alessandro Volta, travaillant avec différentes méthodes de mesure du potentiel électrique, ou de la tension (V) et de la charge (Q), a découvert que pour un objet donné, V et Q sont proportionnels, appelant cela la «loi de la capacité». Grâce à cette étude, une unité de stress a été nommée d'après lui.

Le terme "condensateur" n'a pas été utilisé avant les années 1920. Ils sont appelés condensateurs depuis longtemps et sont toujours appelés ainsi dans certains pays et à certaines fins [par exemple, ici dans notre pays, ils sont appelés en anglais «condensateur» du mot «capacité» - «capacité» / env. trad.]. Le terme condenseur a été proposé par Volta en 1782, et vient du condensatore italien. Le nom indiquait la capacité de l'appareil à stocker une densité de charge plus élevée qu'un conducteur isolé.


Appareil de faraday

Dans les années 1830, Michael Faraday a mené des expériences qui ont déterminé que le matériau situé entre les plaques du condensateur affecte la quantité de charge stockée sur les plaques. Il a expérimenté avec des condensateurs sphériques - deux sphères métalliques concentriques entre lesquelles il pourrait y avoir de l'air, du verre, de la cire, de la gomme laque (résine) ou d'autres matériaux. À l'aide de la balance de torsion de Coulomb , il a mesuré la charge du condensateur lorsqu'il y avait de l'air dans l'espace entre les sphères. Puis, en gardant la tension inchangée, il a mesuré la charge, remplissant l'espace avec d'autres matériaux. Il a constaté que la charge était plus élevée si d'autres matériaux étaient utilisés à la place de l'air. Il l'a appelé une capacité inductive spéciale, et en raison de son travail, les unités de capacité sont appelées farads.

Le terme «diélectrique» a été utilisé pour la première fois dans une lettre de William Wivel à Faraday, où il a décrit comment Faraday a inventé le terme «aimant» par analogie avec «diélectrique», et que le terme «diamagnet» devrait probablement être utilisé, mais il serait alors incommode utilisez le terme «diélectrique» en raison de trois voyelles consécutives.


Générateur de Wimshurst

Les canettes et condensateurs Leyden en verre plat et en aluminium ont été utilisés pour les transmetteurs d'étincelles et l'électrothérapie médicale jusqu'à la fin du XVIIIe siècle. Avec l'invention de la radio, les condensateurs ont commencé à prendre progressivement un aspect moderne, principalement en raison de la nécessité de réduire l'inductance, pour fonctionner à des fréquences élevées. Les petits condensateurs étaient fabriqués à partir de feuilles diélectriques flexibles, comme du papier huilé, souvent gondolé, avec une feuille des deux côtés. L'histoire des condensateurs modernes est décrite dans un article séparé.

Fait intéressant, les premiers condensateurs sont très similaires aux produits faits maison, et certains ont été vraiment fabriqués par des passionnés. Les boîtes de Leiden sont toujours utilisées par les amateurs de haute tension, comme dans ce générateur de Wimshurst imprimé sur une imprimante 3D , et comme dans ce divertissement avec "la mort peut . "

Source: https://habr.com/ru/post/fr396509/