Sejarah Kapasitor Bagian 1: Penemuan Pertama

Sejarah kapasitor dimulai dengan upaya pertama untuk mempelajari listrik. Saya menyamakan mereka dengan langkah pertama penerbangan, ketika orang membuat pesawat dari kayu dan kain dan mencoba melompat ke udara, tidak cukup memahami aerodinamika untuk memahami bagaimana cara tetap di atas. Ada periode yang sama dalam studi kelistrikan. Pada saat kondensor ditemukan, pemahaman kita sangat primitif sehingga diyakini bahwa listrik adalah cairan yang ada dalam dua bentuk - seperti kaca dan resin. Dan, seperti yang akan Anda lihat nanti, semuanya berubah di tahun-tahun awal pengembangan kapasitor.

Sejarah berawal pada 1745. Pada saat itu, listrik hanya dapat dibuat oleh generator elektrostatik. Bola kaca berputar dengan kecepatan beberapa ratus putaran per menit, dan pelaku eksperimen menyentuhnya dengan tangannya. Listrik yang terkumpul di dalamnya bisa habis. Hari ini kami menyebutnya efek triboelectric - di sini Anda dapat melihat bagaimana ini dapat digunakan untuk memberi daya pada layar LCD.



Pada 1745, Ewald Jürgen von Kleist dari Pomerania (Jerman) mencoba menyimpan listrik dalam alkohol, memutuskan bahwa ia dapat mentransfer listrik melalui konduktor dari generator ke kapal medis kaca. Karena listrik dianggap cair, pendekatan ini tampak masuk akal. Dia percaya bahwa kaca akan mencegah cairan listrik keluar dari alkohol. Dia melakukan ini kira-kira dengan cara yang sama seperti yang ditunjukkan dalam gambar, melewati paku melalui gabus dan menurunkannya menjadi alkohol, memegang botol kaca dengan satu tangan. Pada saat itu, dia tidak tahu tentang peran penting tangan. Von Kleist menemukan bahwa dia bisa mendapatkan percikan jika dia menyentuh kawat, lebih kuat daripada jika dia hanya menggunakan satu generator.

Dia mengumumkan penemuannya kepada sekelompok ilmuwan Jerman pada akhir 1745, dan berita itu sampai di Universitas Leiden di Belanda, tetapi terdistorsi di sepanjang jalan. Pada 1746, Peter van Mushenbrook bersama muridnya Andreas Kuneus berhasil mengulangi percobaan, hanya dengan air. Mushenbruck memberi tahu komunitas ilmiah Prancis tentang hasil percobaan. Muschenbruck diyakini telah membuat penemuan ini secara independen. Tapi itu baru permulaan.

Jean-Antoine Noulay (juga dikenal sebagai Abbot Noulay), seorang peneliti Perancis, membaptiskan kapal Leiden dan menjualnya sebagai botol khusus kepada orang-orang kaya yang tertarik pada sains.

Itu di Universitas Leiden bahwa mereka menemukan bahwa percobaan hanya berfungsi jika Anda memegang wadah dengan tangan Anda dan tidak mendukungnya dengan bahan isolasi.

Hari ini kita memahami bahwa cairan yang bersentuhan dengan kaca bekerja seperti satu pelat kapasitor, dan tangan seperti yang lain, gelas itu adalah isolator. Generator adalah sumber tegangan tinggi, dan lengan dan tubuh memberikan landasan.

Daniel Gralat, fisikawan dan walikota Gdansk (Polandia) adalah yang pertama menggabungkan beberapa kapal secara paralel, sehingga meningkatkan jumlah muatan yang disimpan. Pada 1740-an dan 1750-an, Benjamin Franklin juga bereksperimen dengan bank Leyden di wilayah yang segera berubah menjadi Amerika Serikat dan menyebut pengumpulan beberapa kaleng baterai, karena kemiripannya dengan baterai senjata.


baterai kaleng Leiden


membongkar kaleng bisa


dibongkar

Franklin bereksperimen dengan air botolan dan kertas timah yang melapisi botol-botol itu, dan memutuskan bahwa muatannya disimpan dalam gelas, bukan dalam air. Dia bekerja dengan kaleng Leyden yang dapat dilipat, di mana lembaran luar dan dalam dikeluarkan dari gelas. Kemudian terbukti bahwa dia salah. Franklin bekerja dengan kaca higroskopis , dan ketika dia melepas kertas timah, muatan bergerak melalui pelepasan korona ke dalam uap air di gelas. Jika Anda menggunakan wadah parafin keras atau kaca tempered, muatannya tetap berada di pelat logam. Ada efek lain, penyerapan dielektrik , karena dipol dalam dielektrik, sebagai akibatnya kapasitor mempertahankan muatan bahkan setelah memendekkan pelat.

Franklin bekerja dengan pelat kaca datar, dengan foil di kedua sisi, menggambarkan desain beberapa kapasitor dalam salah satu huruf.

Sekitar waktu yang sama, percobaan Franklin lainnya menunjukkan bahwa hanya satu zat yang bertanggung jawab untuk transfer muatan, meskipun itu masih dianggap cairan - penemuan elektron ditakdirkan terjadi hanya sekitar 1800. Dia menemukan bahwa dalam objek bermuatan ada kelebihan "cairan" ini atau kekurangan. Ini membantah hipotesis dua jenis listrik.

Pada 1776, Alessandro Volta, bekerja dengan berbagai metode pengukuran potensial listrik, atau voltase (V) dan muatan (Q), menemukan bahwa untuk objek tertentu, V dan Q adalah proporsional, menyebutnya sebagai "hukum kapasitas". Berkat penelitian ini, sebuah unit stres dinamai menurut namanya.

Istilah "kapasitor" tidak digunakan sampai tahun 1920-an. Mereka telah disebut kondensor untuk waktu yang lama, dan masih disebut seperti itu di beberapa negara dan untuk beberapa tujuan [misalnya, di sini di negara kita mereka disebut dalam bahasa Inggris "kapasitor" dari kata "kapasitas" - "kapasitas" / kira-kira. diterjemahkan.]. Istilah kondensor diusulkan oleh Volta pada tahun 1782, dan berasal dari kondensator Italia. Nama tersebut menunjukkan kemampuan perangkat untuk menyimpan kerapatan muatan yang lebih tinggi daripada konduktor berinsulasi.


Aparat faraday

Pada tahun 1830-an, Michael Faraday melakukan percobaan yang menentukan bahwa bahan yang terletak di antara pelat kapasitor mempengaruhi jumlah muatan yang disimpan di pelat. Dia bereksperimen dengan kapasitor bola - dua bola logam konsentris di antaranya mungkin ada udara, kaca, lilin, lak (resin) atau bahan lainnya. Menggunakan keseimbangan torsi Coulomb , ia mengukur muatan kapasitor ketika ada udara di celah antara bola. Kemudian, menjaga voltase tidak berubah, dia mengukur muatan, mengisi celah dengan bahan lain. Dia menemukan bahwa muatan lebih besar jika bahan lain digunakan daripada udara. Dia menyebutnya kapasitansi induktif khusus, dan karena karyanya, unit kapasitansi disebut farad.

Istilah "dielektrik" pertama kali digunakan dalam surat dari William Wivel ke Faraday, di mana ia menggambarkan bagaimana Faraday menciptakan istilah "magnet" dengan analogi dengan "dielektrik", dan bahwa istilah "diamagnet" mungkin harus digunakan, tetapi kemudian akan merepotkan. gunakan istilah "dielektrik" karena tiga vokal berturut-turut.


Generator Wimshurst

Kaleng Leyden dan kapasitor yang terbuat dari kaca datar dan foil digunakan untuk pemancar percikan dan elektroterapi medis hingga akhir abad ke-18. Dengan penemuan radio, kapasitor mulai secara bertahap mengambil tampilan modern, terutama karena kebutuhan untuk mengurangi induktansi, untuk beroperasi pada frekuensi tinggi. Kapasitor kecil dibuat dari lembaran dielektrik yang fleksibel, seperti kertas yang diminyaki, sering melengkung, dengan foil di kedua sisi. Sejarah kapasitor modern dijelaskan dalam pos terpisah.

Menariknya, kapasitor awal sangat mirip dengan produk buatan sendiri, dan beberapa benar-benar dibuat oleh penggemar. Kaleng Leiden masih digunakan oleh pecinta tegangan tinggi, seperti pada generator Wimshurst ini dicetak pada printer 3D , dan seperti dalam hiburan ini dengan "kematian bisa . "

Source: https://habr.com/ru/post/id396509/