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详细的电容器诞生历史过程

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-01-08 16:19:00【

电容器可以证明即使是最简单的设备也可能在过去几年是如何极奇复杂; 电容器它只不过是两个导体之间的绝缘体,而在这250年的技术发展中变得相当复杂!我们几乎所有人都熟悉摩擦产生的静电荷 - 这种现象称为摩擦电。 当你走在铺着地毯的地板上,从角色上取下透明胶带,或者在干燥的日子梳理头发时,你是否注意到这一切都会导致少量正负电荷的分离?这种静电是在两千多年前发现的; 然而,直到1700年代中期才发现静电是能量储存的特性。

电最早的发现

很难相信电容器的概念可以追溯到公元前六世纪,古希腊人已经知道,琥珀碎片能够在摩擦后吸引轻质颗粒。

最早的已知摩擦收费书面记录可以追溯到公元前六世纪; 当希腊科学家泰勒斯的泰勒斯注意到这种摩擦时。 当他用动物毛皮擦琥珀时,它获得了拾取一小部分材料的能力。 琥珀通过摩擦电效应变为带电,即电介质中电荷的机械分离。 事实上,希腊语中的琥珀是“电子”,因此“电”这个词诞生了。

在接下来的2300年左右,无论何时进行电力研究,有人采用两种不同的材料并将它们一起摩擦以产生正负电荷的单独区域。

 

公元1650年左右,Otto von Guericke建造了一台原油静电发生器; 它是一个允许在轴上旋转的硫磺球。 当Guericke抓住这个硫磺球并快速转动轴时,他注意到一个静电荷堆积起来。 这个实验并没有不能激发几种形式的摩擦装置的发展,这些装置极大地有助于研究电力。

 

公元十八世纪的探索

公元18世纪被认为是欧洲的启蒙时代,这个时代的特点是获得了丰富的知识和文化的扩展。 科学是一种时髦的追求,科学主题的公开谈话得到了受过教育和授权的欧洲阶级的充分参与。 最受欢迎的是与“电力”类别相关的专业人士的讲座。事实上,“电工”一词最初指的是对静电的性质和概念有所了解的个人。 总的来说,电力很容易成为18世纪最热门的话题之一,并且利用摩擦产生电荷的静电机器进行了大量的探索。

 

虽然摩擦是分离可用于电学实验的电荷的简单且廉价的方式,但产生的电荷量太少。 因此,专业人员迫切需要一些增加实验可用电量的方法。

I第一个突出的突破

 

第一个储存装置是在1745年至1846年的冬季由两名独立工作的电工发现的。 一个是Ewald Georg Von Kleist,也被称为德国科学家Jurgen das Opfa(有一些人声称他来自波兰),另一个是荷兰莱登大学数学和物理学教授Pieter Van Musschenbroek

I冯克莱斯特和他的装置

 

由Von Kleist制造的设备有一个药瓶,部分装满水并用软木塞密封。 将钉子穿过软木塞进入水中。 通过用一只手握住瓶子,使钉子接触静电机的端子; 这有助于获得一些电流。 当Von Kleist伸手去拿钉子时,为了将它从塞子上移开,他注意到分开的电荷能够通过流过他自己的身体而重新团聚。

IVan Musschenbroek和他的实验

 

Van Musschenbroek提出了几乎类似于Leyden jar (以城市命名)形式的装置,通常称为第一个电容器。

 Van Musschenbroek的设备和经历与von Kleist非常相似; 但是,有三个例外。 

 一,名叫Andreas Cunaeus的访问学生,他做出了令人震惊的发现而不是van Musschenbroek。

 二,他确实对设备做了很多改进,其中最重要的是去除水并使用金属箔包裹罐子的内部和外部。

 三,他写信给他的同事解释他们所有关于设备和经验的信息。在给同事的信中,他提到不要试这个,因为这是一次可怕的经历。 这句话让每个人都想尝试这个,因为这个简单的规则:永远不要说“永不尝试”某些东西,尤其是“可怕”的东西,因为只有这样每个人都可能想要尝试一下。 证明上述陈述是100%真实的,很快欧洲的科学家和美国的一个本杰明富兰克林开始构建他们自己版本的改进型电荷存储设备。

 

另一方面,Kleist没有详细的记录和深度记录,因此他经常被忽视作为电容器演变的贡献者。 然而,随着岁月的流逝,两者都获得了同等的信誉,因为它们的研究完全独立,只是一种科学的巧合。

Van Musschenbroek的Leyden Jar实验

 

Leyden Jar及其意义

Leyden罐子被全面地用于进行许多早期的电力实验; 此外,它的发现在电力研究中具有重要意义。 早期,研究人员使用大尺寸的绝缘导体,如果他们想存储电荷。 Leyden罐子提供了更紧凑的替代品。 当时的电容单位是“罐子”,相当于约1 nF。

Leyden罐子是一个非常简单的装置。 它有一个玻璃罐,一半装满水,里面和外面都衬有金属箔。 玻璃作为电介质(很长一段时间,人们认为水是主要成分)。 有一个金属链或金属丝通过罐子顶部的软木塞驱动。 然后将链条或金属丝钩住会产生电荷的东西,很可能是手摇式静电发生器。 一旦充电完成,罐子将保持两个相等但相反的电荷平衡,直到它们与电线连接,产生轻微的火花或电击。

虽然Leyden罐已经存在了近250年,但它带有现代电容器的所有元件,包括两个导电板(Leyden罐中的金属箔)和一个隔离板,使它们不会发生电接触(玻璃罐 - 莱顿罐)。

后来,Daniel Gralath首先将几个并联的罐子组合成电容器“电池”,以增加电荷存储容量。

莱登瓶

本杰明富兰克林和电容器

富兰克林在与电相关的实验中使用了同样的Leyden罐子,很快发现平板玻璃与罐子模型一样好; 这促使他开发了扁平电容器或富兰克林广场。

一致使用Leyden Jar

Leyden罐或扁平电容器被广泛使用直到大约1900年,当时无线电发明产生了对标准电容器的需求,并且稳定地移动到更高频率需要具有更低电感的电容器。 使用更紧凑的结构,其是柔性电介质片,如夹在金属箔片之间的油纸,其被卷起或折叠成小包装。

 

这些早期的电容器也被称为冷凝器(源自意大利冷凝器),这个术语仍在使用中。 这个术语是由亚历山德罗·沃尔塔于1782年创造的,指的是该装置存储比普通隔离导体更高密度电荷的能力。 即使在今天,大多数非英语欧洲语言也使用冷凝器一词。

 

 

迈克尔法拉第启动电容器的实际应用

几年后,着名的英国化学家法拉第对电容器技术做出了一些主要贡献,包括介电常数的概念和第一个实用的固定和可变电容器的发明。 当他试图从他的实验中存储一些未使用的电子时,他成为了寻找电容器首次实际应用的先驱。 他的努力导致了第一个可用电容器的发明,该电容器由大型油桶制成。 法拉第在电容器方面的进步最终使我们能够在远距离传输电力。 他对电容器技术的重大贡献在电容单位“法拉”中得到了认可。

迈克尔法拉第

商业需求造就电容器的快速发展

电容器技术的发展并没有迅速发展,直到真空管的发明促进了长距离电话技术和实际无线电技术所需的电子放大器,这种技术在1920年首次获得商业许可。但是,第一个交流线路供电的无线电直到1927年。线路操作无线电接收器的快速发展为电容器创造了巨大的消费市场。今天,电容器广泛用于地球上的所有电气设备。

国内电容市场增速