Warum verschwindet die Spannung in meinem Leyden-Glas?

Diese Frage ähnelt dieser in dem Sinne, dass ich mein amateurhaftes Leyden-Glas habe und ~ 7,5 V von 5 Batterien (jeweils ~ 1,5 V) in Reihe liefere.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Einige Details und Fakten nach dem Experimentieren:

  • Der braune Draht berührt das Wasser mit Salz in der Flasche und ist mit der Niederspannungsseite der Batterie verbunden
  • Der rote Draht berührt das Aluminium und die Hochspannungsseite der Batterie
  • Wenn ich ein Multimeter verwende, das das Aluminium und das Wasser berührt, bekomme ich wie erwartet meine ~ 7,5 V
  • Wenn ich die Drähte, die die Batterie berühren, entferne und die Spannung messe, gibt es keine
  • Wenn ich die Drähte entferne, die die Batterie berühren, während die Sonden des Multimeters angeschlossen sind, kann ich den Spannungsabfall sehr sehr schnell sehen.
  • Einige Berechnungen anstellend, schätze ich, dass das Glas in der Nähe ist   1.1 P F

Dann beschloss ich, die Schaltung mit der LED zu verbinden, die Sie in der Abbildung sehen können. Eine ähnliche Schaltung mit einem Kondensator 220 μ F angebracht lässt die LED verblassen, anstatt sich auszuschalten, wenn ich die Batterie entferne. Also habe ich versucht, den gleichen Effekt mit dem Leyden-Glas zu sehen, um mich davon zu überzeugen, dass es tatsächlich eine gewisse Ladung enthält.

Sobald ich jedoch das braune und rote Kabel zwischen der Flasche und den Batterien trenne, schaltet sich die LED ohne Abblendeffekt aus.

Weiß jemand, was die Leistung meines Leyden-Glases beeinträchtigen könnte?

Antworten (2)

Das Problem mit Ihrem Leidener Gefäß ist, dass seine Kapazität (wie die aller Leidener Gefäße) sehr klein ist (wahrscheinlich in der Größenordnung von 1000 pF). Wenn also sein Ableitwiderstand (durch Feuchtigkeitsfilme auf dem Glas usw.) 100 M beträgt Ω , wird die Zeitkonstante der Schaltung sein

τ = C R     =   10 − 9   F × 10 8   Ω     =   10 − 1   S .
Dies ist die berechnete Zeit, in der die Ladung des Kondensators auf 37 % der ursprünglichen Ladung abfällt!

Die obige Berechnung erfordert offensichtlich einige Vermutungen, und der Widerstand könnte um ein oder zwei Größenordnungen abweichen, aber die Berechnung zeigt auf jeden Fall, warum sich der Leyden-Kondensator so schnell entlädt. Mit einem darüber angeschlossenen Voltmeter geht die Entladung sogar noch schneller, weil der Voltmeter-Widerstand wahrscheinlich nur 20 M beträgt Ω oder so!

Danke für deine Antwort! Ich denke, 1000 pF sind zu viel für das Glas? Wie im Beitrag mit einem Standard-220pF beschrieben, bewirkt die LED einen Fade-Away-Effekt. Wenn ich wirklich 1000 pF hätte, könnte ich den Fade-Away-Effekt nicht reproduzieren?
Ja, ich habe gerade eine bessere Schätzung für die Kapazität vorgenommen und sie liegt bei etwa 200 pF. Ich fürchte, Ihre ursprüngliche Schätzung von 1,1 μ F ist viel zu hoch. Sie könnten es noch einmal versuchen, indem Sie die Kapazitätsformel für parallele Platten verwenden - es wird eine gute Annäherung sein. Die Dielektrizitätskonstante (relative Dielektrizitätskonstante) von Glas beträgt etwa 5. Der Leckwiderstand ist theoretisch äußerst schwierig abzuschätzen.
Ach, entschuldigung. Ich benutzte μ bei dem dachte ich aber an pico. Meine Berechnung ergibt 1,1 pF. Habe den Originalbeitrag editiert. Tatsächlich hat der Standardkondensator ~ 1000-mal mehr Kapazität als das Glas (das aus Kunststoff besteht).
"Wenn ich wirklich 1000 pF hätte, könnte ich den Abklingeffekt nicht reproduzieren?" Das hätte ich nicht gedacht. 1000 pF = 0,001 μ F, und das ist nicht sehr viel.
In der Tat habe ich die Mikro-/Pico-Einheiten komplett vermasselt
1,1 pF finde ich zu wenig. Die Dielektrizitätskonstante des Kunststoffs ist wahrscheinlich der des Glases ziemlich ähnlich.
Danke, du hast recht. Ich habe es neu gemacht und es ist ungefähr 5616pF

Wie unter Verwendung eines digitalen Voltmeters des Eingangswiderstands darauf hingewiesen wurde 10 M Ω ergibt eine Entladezeitkonstante von 200 × 10 − 12 × 10 × 10 6 = 2 M S .

Für eine direkte Spannungsmessung benötigen Sie also ein Voltmeter / Elektrometer mit viel höherem Eingangswiderstand, zu dem Sie möglicherweise keinen Zugang haben.

Ein billiges / einfach zu bauendes Voltmeter mit hohem Widerstand ist ein (Gold-) Blattelektroskop, aber ein solches Gerät registriert nur Hunderte von Volt. Um zu sehen, ob das Leyden-Gefäß Ladung speichert, müssen Sie es an eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung anschließen, was wahrscheinlich ist sehr gefährlich sein.

Bauen Sie sich also einen Elektrophorus (dieser hat ein verkleidetes Blattelektroskop).

Trocknen Sie alle Teile des Geräts mit einem Heizlüfter / Haartrockner, da Oberflächenfeuchtigkeit ein relativ guter Stromleiter ist, und beachten Sie, dass die Isolierung Ihres Anschlusskabels möglicherweise nicht so gut ist, wie Sie denken, also haben Sie so viel nicht geerdet Führen Sie in der Luft (dh berühren Sie nichts außer den beiden Enden), wie Sie können.

Verbinden Sie das Blattelektroskop mit der Innenseite des Glases und der Außenseite des Leyden-Glases und dem Elektroskop zusammen (und mit Erde) und laden Sie das Leyden-Glas wiederholt auf.
Wenn am Elektroskop eine Ablenkung auftritt, beenden Sie den Ladevorgang und beobachten Sie die Ablenkung über einen bestimmten Zeitraum. Je langsamer das Fallenlassen des Blattes ist, desto besser ist die Isolierung.

Wenn Sie das Leyden-Gefäß ausreichend aufladen, können Sie möglicherweise einen Funken erzeugen, wenn die inneren und äußeren Metallteile des Leyden-Gefäßes verbunden werden. Seien Sie jedoch sehr vorsichtig, wenn Sie dies tun, da Sie möglicherweise einen bösen Stromschlag bekommen. Die Verwendung eines Plastiklineals könnte in Betracht gezogen werden?

Ich habe gerade einen lächerlich empfindlichen elektrischen Ladungsdetektor gefunden , der es Ihnen ermöglichen könnte, Ihr Leyden-Glas zu testen, das von Ihrer Bank aufgeladen wurde 1.5 v Zellen oder sogar nur eine Zelle und ein Milliamperemeter könnten auch anstelle der LED enthalten sein. Die Schaltung könnte gut funktionieren, da der Gate-Widerstand des JFET sehr hoch ist.

Hallo, danke für deine Antwort. Kann ein Elektrophor nicht auch Hochspannung erzeugen?
Ich konnte einen Elektrophorus bauen und eine Spannungsdifferenz von 7, 20 und 70 V sehen. Allerdings verstehe ich nicht. Wenn ich das Glas mit einem Elektrophorus auf 7 V aufladen kann, warum kann ich es dann nicht mit den Batterien auf diese Spannung aufladen?
Ich glaube nicht, dass die Spannungen so niedrig waren. Wie hast du diese Spannungen gemessen?
Digital-Multimeter. Aber jetzt denke ich, dass die Entladung so schnell sein könnte, dass ich nur einige Werte sehe und nicht den anfänglichen Spannungswert
Konntest du einen Funken erzeugen?
Ja, mit dem Elektrophorus, danke für die Idee! Ich konnte sehen, dass das Voltmeter vor dem Entladen mehr als 500 V anzeigt. Ich werde versuchen, den elektrischen Ladungsdetektor zu bauen, um mich davon zu überzeugen, dass die Ladung auch bei Verwendung der 1,5-V-Zellen vorhanden ist
Warum verschwindet die Spannung in meinem Leyden-Glas?
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