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      詳細的電容器誕生歷史過程

      文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2019-01-08 16:19:00【

      電容器可以證明即使是最簡單的設備也可能在過去幾年是如何極奇復雜; 電容器它只不過是兩個導體之間的絕緣體,而在這250年的技術發展中變得相當復雜!我們幾乎所有人都熟悉摩擦產生的靜電荷 - 這種現象稱為摩擦電。 當你走在鋪著地毯的地板上,從角色上取下透明膠帶,或者在干燥的日子梳理頭發時,你是否注意到這一切都會導致少量正負電荷的分離?這種靜電是在兩千多年前發現的; 然而,直到1700年代中期才發現靜電是能量儲存的特性。

      電最早的發現

      很難相信電容器的概念可以追溯到公元前六世紀,古希臘人已經知道,琥珀碎片能夠在摩擦后吸引輕質顆粒。

      最早的已知摩擦收費書面記錄可以追溯到公元前六世紀; 當希臘科學家泰勒斯的泰勒斯注意到這種摩擦時。 當他用動物毛皮擦琥珀時,它獲得了拾取一小部分材料的能力。 琥珀通過摩擦電效應變為帶電,即電介質中電荷的機械分離。 事實上,希臘語中的琥珀是“電子”,因此“電”這個詞誕生了。

      在接下來的2300年左右,無論何時進行電力研究,有人采用兩種不同的材料并將它們一起摩擦以產生正負電荷的單獨區域。

       

      公元1650年左右,Otto von Guericke建造了一臺原油靜電發生器; 它是一個允許在軸上旋轉的硫磺球。 當Guericke抓住這個硫磺球并快速轉動軸時,他注意到一個靜電荷堆積起來。 這個實驗并沒有不能激發幾種形式的摩擦裝置的發展,這些裝置極大地有助于研究電力。

       

      公元十八世紀的探索

      公元18世紀被認為是歐洲的啟蒙時代,這個時代的特點是獲得了豐富的知識和文化的擴展。 科學是一種時髦的追求,科學主題的公開談話得到了受過教育和授權的歐洲階級的充分參與。 最受歡迎的是與“電力”類別相關的專業人士的講座。事實上,“電工”一詞最初指的是對靜電的性質和概念有所了解的個人。 總的來說,電力很容易成為18世紀最熱門的話題之一,并且利用摩擦產生電荷的靜電機器進行了大量的探索。

       

      雖然摩擦是分離可用于電學實驗的電荷的簡單且廉價的方式,但產生的電荷量太少。 因此,專業人員迫切需要一些增加實驗可用電量的方法。

      I第一個突出的突破

       

      第一個儲存裝置是在1745年至1846年的冬季由兩名獨立工作的電工發現的。 一個是Ewald Georg Von Kleist,也被稱為德國科學家Jurgen das Opfa(有一些人聲稱他來自波蘭),另一個是荷蘭萊登大學數學和物理學教授Pieter Van Musschenbroek

      I馮克萊斯特和他的裝置

       

      由Von Kleist制造的設備有一個藥瓶,部分裝滿水并用軟木塞密封。 將釘子穿過軟木塞進入水中。 通過用一只手握住瓶子,使釘子接觸靜電機的端子; 這有助于獲得一些電流。 當Von Kleist伸手去拿釘子時,為了將它從塞子上移開,他注意到分開的電荷能夠通過流過他自己的身體而重新團聚。

      IVan Musschenbroek和他的實驗

       

      Van Musschenbroek提出了幾乎類似于Leyden jar (以城市命名)形式的裝置,通常稱為第一個電容器。

       Van Musschenbroek的設備和經歷與von Kleist非常相似; 但是,有三個例外。 

       一,名叫Andreas Cunaeus的訪問學生,他做出了令人震驚的發現而不是van Musschenbroek。

       二,他確實對設備做了很多改進,其中最重要的是去除水并使用金屬箔包裹罐子的內部和外部。

       三,他寫信給他的同事解釋他們所有關于設備和經驗的信息。在給同事的信中,他提到不要試這個,因為這是一次可怕的經歷。 這句話讓每個人都想嘗試這個,因為這個簡單的規則:永遠不要說“永不嘗試”某些東西,尤其是“可怕”的東西,因為只有這樣每個人都可能想要嘗試一下。 證明上述陳述是100%真實的,很快歐洲的科學家和美國的一個本杰明富蘭克林開始構建他們自己版本的改進型電荷存儲設備。

       

      另一方面,Kleist沒有詳細的記錄和深度記錄,因此他經常被忽視作為電容器演變的貢獻者。 然而,隨著歲月的流逝,兩者都獲得了同等的信譽,因為它們的研究完全獨立,只是一種科學的巧合。

      Van Musschenbroek的Leyden Jar實驗

       

      Leyden Jar及其意義

      Leyden罐子被全面地用于進行許多早期的電力實驗; 此外,它的發現在電力研究中具有重要意義。 早期,研究人員使用大尺寸的絕緣導體,如果他們想存儲電荷。 Leyden罐子提供了更緊湊的替代品。 當時的電容單位是“罐子”,相當于約1 nF。

      Leyden罐子是一個非常簡單的裝置。 它有一個玻璃罐,一半裝滿水,里面和外面都襯有金屬箔。 玻璃作為電介質(很長一段時間,人們認為水是主要成分)。 有一個金屬鏈或金屬絲通過罐子頂部的軟木塞驅動。 然后將鏈條或金屬絲鉤住會產生電荷的東西,很可能是手搖式靜電發生器。 一旦充電完成,罐子將保持兩個相等但相反的電荷平衡,直到它們與電線連接,產生輕微的火花或電擊。

      雖然Leyden罐已經存在了近250年,但它帶有現代電容器的所有元件,包括兩個導電板(Leyden罐中的金屬箔)和一個隔離板,使它們不會發生電接觸(玻璃罐 - 萊頓罐)。

      后來,Daniel Gralath首先將幾個并聯的罐子組合成電容器“電池”,以增加電荷存儲容量。

      萊登瓶

      本杰明富蘭克林和電容器

      富蘭克林在與電相關的實驗中使用了同樣的Leyden罐子,很快發現平板玻璃與罐子模型一樣好; 這促使他開發了扁平電容器或富蘭克林廣場。

      一致使用Leyden Jar

      Leyden罐或扁平電容器被廣泛使用直到大約1900年,當時無線電發明產生了對標準電容器的需求,并且穩定地移動到更高頻率需要具有更低電感的電容器。 使用更緊湊的結構,其是柔性電介質片,如夾在金屬箔片之間的油紙,其被卷起或折疊成小包裝。

       

      這些早期的電容器也被稱為冷凝器(源自意大利冷凝器),這個術語仍在使用中。 這個術語是由亞歷山德羅·沃爾塔于1782年創造的,指的是該裝置存儲比普通隔離導體更高密度電荷的能力。 即使在今天,大多數非英語歐洲語言也使用冷凝器一詞。

       

       

      邁克爾法拉第啟動電容器的實際應用

      幾年后,著名的英國化學家法拉第對電容器技術做出了一些主要貢獻,包括介電常數的概念和第一個實用的固定和可變電容器的發明。 當他試圖從他的實驗中存儲一些未使用的電子時,他成為了尋找電容器首次實際應用的先驅。 他的努力導致了第一個可用電容器的發明,該電容器由大型油桶制成。 法拉第在電容器方面的進步最終使我們能夠在遠距離傳輸電力。 他對電容器技術的重大貢獻在電容單位“法拉”中得到了認可。

      邁克爾法拉第

      商業需求造就電容器的快速發展

      電容器技術的發展并沒有迅速發展,直到真空管的發明促進了長距離電話技術和實際無線電技術所需的電子放大器,這種技術在1920年首次獲得商業許可。但是,第一個交流線路供電的無線電直到1927年。線路操作無線電接收器的快速發展為電容器創造了巨大的消費市場。今天,電容器廣泛用于地球上的所有電氣設備。

      國內電容市場增速

       

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