História do Capacitor Parte 1: Primeiras Descobertas

A história dos capacitores começa com as primeiras tentativas de estudar eletricidade. Comparo-os aos primeiros passos da aviação, quando as pessoas faziam aviões de madeira e tecido e tentavam pular no ar, sem entender aerodinâmica o suficiente para entender como permanecer no andar de cima. Houve um período semelhante no estudo da eletricidade. Quando o condensador foi descoberto, nosso entendimento era tão primitivo que se acreditava que a eletricidade é um líquido que existe em duas formas - vítreo e resinoso. E, como você verá mais adiante, tudo mudou nos primeiros anos do desenvolvimento de capacitores.

A história se origina em 1745. Naquela época, a eletricidade só podia ser criada por um gerador eletrostático. A bola de vidro girava a uma velocidade de várias centenas de rotações por minuto, e o pesquisador a tocava com as mãos. A eletricidade acumulada nele poderia ser descarregada. Hoje chamamos esse efeito de triboelétrico - aqui você pode ver como ele pode ser usado para alimentar a tela LCD.



Em 1745, Ewald Jürgen von Kleist de Pomerania (Alemanha) tentou armazenar eletricidade em álcool, decidindo que ele poderia transferir eletricidade através de um condutor do gerador para um vaso médico de vidro. Como a eletricidade era considerada líquida, essa abordagem parecia razoável. Ele acreditava que o vidro impediria que o fluido elétrico escapasse do álcool. Ele fez isso aproximadamente da mesma maneira como mostrado na figura, passando uma unha por uma cortiça e baixando-a em álcool, segurando uma garrafa de vidro com uma mão. Naquele momento, ele não tinha idéia do importante papel da mão. Von Kleist descobriu que poderia obter uma faísca se tocasse o fio, mais poderoso do que se usasse apenas um gerador.

Ele anunciou sua descoberta a um grupo de cientistas alemães no final de 1745, e as notícias chegaram à Universidade de Leiden, na Holanda, mas foram distorcidas ao longo do caminho. Em 1746, Peter van Mushenbrook e seu aluno Andreas Kuneus repetiram com sucesso o experimento, apenas com água. Mushenbruck informou a comunidade científica francesa dos resultados do experimento. Acredita-se que Muschenbruck tenha feito essa descoberta de forma independente. Mas isso foi apenas o começo.

Jean-Antoine Noulay (também conhecido como Abbot Noulay), um experimentador francês, batizou o navio Leiden e o vendeu como um tipo especial de garrafa para pessoas ricas que estavam interessadas em ciência.

Foi na Universidade de Leiden que eles descobriram que o experimento funciona apenas se você segurar o recipiente com a mão e não o apoiar com material isolante.

Hoje entendemos que o líquido em contato com o vidro funcionava como uma placa de capacitor e a mão como a outra, o vidro era um isolante. O gerador era uma fonte de alta tensão, e o braço e o corpo forneciam aterramento.

Daniel Gralat, físico e prefeito de Gdansk (Polônia) foi o primeiro a combinar vários navios em paralelo, aumentando assim a quantidade de carga armazenada. Nas décadas de 1740 e 1750, Benjamin Franklin também experimentou os bancos de Leyden em um território que logo se transformou nos Estados Unidos da América e chamou a coleta de várias latas de bateria, devido à sua semelhança com a bateria de uma arma.


latas de bateria Leiden


desmontar a lata


desmontada pode

Franklin experimentou água engarrafada e o papel alumínio que reveste as garrafas e decidiu que a carga era armazenada em vidro, não em água. Ele trabalhou com latas dobráveis ​​de Leyden, nas quais as folhas externa e interna foram removidas do vidro. Mais tarde foi provado que ele estava errado. Franklin trabalhou com vidro higroscópico e, quando removeu a película, a carga passou pela descarga da coroa na umidade do vidro. Se você usar um recipiente de parafina dura ou vidro temperado, a carga permanecerá nas placas de metal. Há outro efeito, a absorção dielétrica , devido a dipolos no dielétrico, como resultado do qual o capacitor retém a carga mesmo após o curto-circuito das placas.

Franklin trabalhou com placas planas de vidro, com papel alumínio de ambos os lados, descrevendo o design de vários desses capacitores em uma das letras.

Na mesma época, os outros experimentos de Franklin mostraram que apenas uma substância é responsável pela transferência de carga, embora ainda fosse considerada um líquido - a descoberta de um elétron estava destinada a acontecer apenas por volta de 1800. Ele descobriu que em um objeto carregado existe um excesso desse "líquido" ou uma deficiência. Isso refutou a hipótese de dois tipos de eletricidade.

Em 1776, Alessandro Volta, trabalhando com vários métodos de medição de potencial elétrico, ou tensão (V) e carga (Q), descobriu que, para um determinado objeto, V e Q são proporcionais, chamando-a de “lei da capacidade”. Graças a este estudo, uma unidade de estresse recebeu o nome dele.

O termo "capacitor" não foi usado até a década de 1920. Eles são chamados de condensadores há muito tempo e ainda são chamados assim em alguns países e para alguns fins [por exemplo, aqui em nosso país são chamados em inglês de “capacitor” da palavra “capacidade” - “capacidade” / aprox. transl.]. O termo condensador foi proposto por Volta em 1782 e vem do condensador italiano. O nome indicava a capacidade do dispositivo para armazenar uma densidade de carga mais alta que um condutor isolado.


Aparelho de faraday

Na década de 1830, Michael Faraday conduziu experimentos que determinaram que o material localizado entre as placas do capacitor afeta a quantidade de carga armazenada nas placas. Ele experimentou capacitores esféricos - duas esferas de metal concêntricas entre as quais poderia haver ar, vidro, cera, goma-laca (resina) ou outros materiais. Usando o equilíbrio de torção de Coulomb , ele mediu a carga do capacitor quando havia ar no espaço entre as esferas. Então, mantendo a tensão inalterada, ele mediu a carga, preenchendo a lacuna com outros materiais. Ele descobriu que a carga era maior se outros materiais fossem usados ​​no lugar do ar. Ele chamou isso de capacitância indutiva especial e, por causa de seu trabalho, unidades de capacitância são chamadas farads.

O termo “dielétrico” foi usado pela primeira vez em uma carta de William Wivel para Faraday, onde ele descreveu como Faraday cunhou o termo “ímã” por analogia com “dielétrico”, e que o termo “diamagnet” provavelmente teria que ser usado, mas seria inconveniente. use o termo “dielétrico” por causa de três vogais seguidas.


Wimshurst Generator

Latas e capacitores Leyden feitos de vidro plano e papel alumínio foram usados ​​para transmissores de faíscas e eletroterapia médica até o final do século XVIII. Com a invenção do rádio, os capacitores começaram a assumir uma aparência moderna, principalmente devido à necessidade de reduzir a indutância, para operar em altas frequências. Pequenos capacitores eram feitos de folhas dielétricas flexíveis, como papel oleado, geralmente enrolado, com papel alumínio nos dois lados. A história dos capacitores modernos é descrita em um post separado.

Curiosamente, os capacitores iniciais são muito semelhantes aos produtos caseiros, e alguns foram realmente feitos por entusiastas. As latas de Leiden ainda são usadas pelos amantes de alta tensão, como neste gerador Wimshurst impresso em uma impressora 3D e como neste entretenimento com "a morte pode ".

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