Kondensator jest jednym z podstawowych elementów elektrycznych. Bez jego opracowanie nie można sobie wyobrazić istnienia współczesnej elektryki i elektroniki. Jak został wynaleziony? Jaką rolę odegrał w tym pochodzący z Pomorza prawnik?
Historia Ewalda von Kleista
Osobą, która odegrała kluczową rolę w opracowaniu kondensatora, był niemiecki uczony Ewald Von Kleist. Urodził się w Wicewie koło zachodniopomorskiego Białogardu. Jego kariera pierwotnie była związana z prawem, ponieważ ukończył takie studia na uniwersytecie w Lejdzie. Zainteresowanie się tematyką elektryczności w jego wypadku nie było powiązane z nauką, ale religią.
W 1722 von Kleist zaczął pełnić funkcję dziekana w biskupstwie w Kamieniu Pomorskim. Religijny klimat zepchnął go do rozmyślania na temat nieznanej siły, jaką była elektryczność. Kulminacyjny moment jego rozmyślań przypadł na 11 października 1745, gdy von Kleist opracował urządzenie do gromadzenia ładunku elektrycznego.
Urządzenie opracowane przez Ewalda von Kleista w Kamieniu Pomorskim dzisiaj nazywane jest butelką lejdejską. Dlaczego nadano mu taką nazwę, a nie inną? Stało się tak z powodu powolnego obiegu informacji w XVIII wieku. Trzy miesiące po odkryciu zjawiska przez von Kleista analogiczny wynalazek opracowali fizycy z holenderskiego miasta Lejda i to właśnie stamtąd informację o spektakularnym urządzeniu rozeszły się w świat.
Konstrukcja butelki lejdejskiej
Obecnie butelkę lejdejską przedstawia się jako szklane naczynie, wypełnione wodę. Butelkę zatyka się korkiem, który przebija się miedzianym drutem. Do końca drutu mocuje się miedziany łańcuszek, który zanurzony jest w wodzie wypełniającej naczynie. Szkło butelki od wewnątrz, jak i od zewnątrz jest pokrywane folią przewodzącą prąd elektryczny.
W takiej konstrukcji kawałki folii pełniły funkcję okładek kondensatem. Natomiast szkło było dielektrykiem, czyli materiałem nieprzewodzącym prądu, który umożliwiał magazynowanie energii elektrycznej.
Z uwagi, że butelka lejdejska jest bardzo prostą konstrukcją, taki kondensator można wykonać nawet w warunkach domowych. W większości wypadków wystarczą rzeczy, które znajdują się w kuchni: szklana bądź plastikowa butelka, folia aluminiowa, drut doprowadzający energię elektryczną oraz osolona woda.
Znaczenie wynalezienia kondensatorów
Obecnie butelka lejdejska jest wykorzystywana głównie jako ciekawy eksponat na lekcjach fizyki, by zademonstrować zjawiska elektrostatyczne. Jednak zaraz po jej wynalezieniu była ewenementem na skalę światową. Pierwsze zastosowania znalazła na dworach królewskich. Używano jej w celach rozrywkowych, by na oczach władców Francji czy Anglii razić ludzi energią elektryczną.
Dalsze badania opierające się na wykorzystaniu butelki lejdejskiej pozwoliły na opracowanie wielu istotnych wynalazków. Jednym z nich był iskiernik, czyli zespół dwóch metalowych elektrod rozdzielonych powietrzem. Wraz ze zbliżaniem dwóch metalowych elementów dochodziło do przeskoku iskry. Określenie odległości pomiędzy elektrodami pozwalało na zbadanie, jak silne było wyładowanie elektryczne. Dzisiaj z kolei odpowiednio zaprojektowanie iskierniki są wykorzystywana na przykład na liniach wysokiego napięcia.
Wśród innych wynalazków można wymienić również elektroskop, czyli urządzenie służące do detekcji wysokich napięć.
Butelka lejdejska stała się jednym z podstawowych elementów, który umożliwił badanie dziedziny techniki nazywanej elektrostatyką. Od momentu opracowania butelki lejdejskiej kondensatory przeszły bardzo długą i intensywną drogę rozwoju. Znalazły również niezliczoną ilość zastosowań. Można tu wymienić pierwsze telegrafy, radio, silniki elektryczne. Dzisiejszy świat technologii nie mógłby obejść się bez tak ważnych elementów, jakimi są kondensatory.
Źródła:
[1] – Nowakowski R., Szymczak P., Moszyńska I., Ewald Jürgen von Kleist – Człowiek i jego dzieło
[2] – cnx.org (schemat butelki lejdejskiej)
[3] – wikimedia.org (zdjęcie iskiernika)
[4] – wired.com (zdjęcie główne)
