ライデン瓶の内側と外側の別のタイトフィットの金属膜上にしっかりフィット金属箔を含有する薄いガラスボトルまたはジャーです。
これは、これまでに摩擦（摩擦電気効果）または静電誘導によって帯電されたバーで、ロッドまたは外側シートのいずれかに触れるだけで電荷を蓄積するために使用された、歴史上初めての電気デバイスです。セルやバッテリーなどの電圧源も使用できます。
図1.図は、典型的なライデンボトルを示しています。内側のシートはコンデンサプレートの1つで、外側のシートはもう一方のプレートです。出典：ウィキメディア・コモンズ。ブランチ
歴史
ライデンボトルの発明は、1745年にライデン大学の物理学教授であるピーターヴァンムッシェンブローク氏の功績によるものです。ドイツの発明家であるエヴァルトゲオルクフォンクライストも、同様のボトルで静電気を蓄え、オランダの。
ムッシェンブロークは、ライデンの研究所に招待したクナエウスという弁護士の助けを借りました。この賢い性格は、棒または針が静電機械に装填されている間に手でボトルを保持することによって蓄積された電荷に気づいた最初のことでした。
ムッシェンブローク教授が彼の発明で誰もを驚かせた後、デバイスがついに洗礼を施されたときのライデンボトルの次の改良は、医師であり研究者であり最後にではなく、天文学者であるジョンベビスのおかげで1747年に行われましたカニ星雲。
ボトルの外側を薄いシートで覆っている場合は、手で持つ必要がないことに注意してください。
彼はまた、水またはアルコールでそれを充填する必要はなく（元のマッシェンブロークのボトルは液体で充填されていた）、コルクを通過するロッドと接触する金属ホイルでボトルの内壁を覆うだけでよいことも理解しました。
後の実験により、ガラスが薄くなり、隣接する金属表面が広くなるにつれて、より多くの電荷が蓄積されることが明らかになりました。
部品
ライデンボトルのパーツを図1に示します。ガラスは、プレート間の絶縁体または誘電体として機能するだけでなく、プレートに必要なサポートを提供する役割も果たします。プレートは通常、スズ、アルミニウム、または銅の薄いシートです。
ジャーの蓋を作るのに絶縁体、例えば乾いた木、プラスチックまたはガラスも使われます。カバーは金属製の棒で穴が開けられており、金属製の棒からチェーンが垂れ下がっており、内部プレートと電気的に接触するように機能します。
ライデンボトルを作るために必要な材料
-ガラス瓶、できるだけ薄い
-ボトルの内側と外側の部分を個別にカバーする金属箔（アルミニウム、スズ、銅、鉛、銀、金）。
-穴あき断熱材カバー。
-穴のあいた蓋を通過する金属製の棒と、内側の端には、ボトルの内側のシートと金属的に接触するチェーンまたはケーブルがあります。ロッドのもう一方の端は、端に蓄積された電荷による電気アークを避けるために、一般的に球で終わります。
図2.ライデンボトルの部品。出典：ウィキメディア・コモンズ。
機能している
電荷の蓄積を説明するには、絶縁体と導体の違いを確立することから始める必要があります。
金属（金属元素の負電荷のキャリア）は金属内を自由に移動できるため、金属は導電性です。これは、金属が常に帯電していることを意味するのではなく、実際には、電子の数が陽子の数と等しい場合、金属は中性のままです。
対照的に、絶縁体内の電子には、金属の典型的な移動性がありません。ただし、異なる絶縁材料の間をこすることにより、一方の表面からの電子が他方の表面に移動することがあります。
簡単な形でライデンボトルに戻ると、絶縁体によって別の導電性ホイルから分離された金属ホイルです。図3に回路図を示します。
図3：ライデンボトルの簡略図と、それが電荷を取得する方法 出典：Fanny Zapata。
外板が手持ちまたはワイヤーのいずれかで接地されているとします。摩擦により正に帯電したロッドに近づくと、内板につながるロッドが分極します。これにより、ロッド内部プレートアセンブリで電荷が分離されます。
外板上の電子は反対側の板上の正電荷に引き付けられ、より多くの電子が地面から外板に到達します。
この接続が切断されると、プレートは負に帯電し、ロッドが分離すると、内部プレートは正に帯電します。
コンデンサーまたはコンデンサー
ライデンボトルは、最初の既知のコンデンサーでした。コンデンサは、絶縁体で分離された2つの金属板で構成されており、電気および電子機器では不可欠な回路要素としてよく知られています。
最も単純なコンデンサは、プレートのサイズよりもはるかに小さい距離dで隔てられた領域Aの2つの平らなプレートで構成されます。
平板コンデンサに電荷を蓄積する容量Cは、プレートの面積Aに比例し、プレート間の間隔dに反比例します。比例定数は電気誘電率εであり、次の式で要約されます。
レイデンボトルによって形成されるコンデンサは、半径aと半径bの外部プレートと高さLの2つの同心円筒プレートで近似できます。半径の違いは、プレート間の間隔であるガラスの厚さdです。
円筒形プレートコンデンサの容量Cは、次の式で与えられます。
この式から推測できるように、長さLが長いほど、デバイスの容量が大きくなります。
ライデンボトル容量
厚さまたは間隔dが半径よりはるかに小さい場合、容量は平板の式で次のように概算できます。
前の式では、pは円筒プレートの周長で、Lは高さです。
形状に関係なく、コンデンサが蓄積できる最大電荷Qは充電電圧Vに比例し、コンデンサの容量Cは比例定数です。
Q = C⋅V
自家製レイデンのボトル
自宅ですぐに利用できる資料といくつかの手動スキルを使用して、マッシェンブローク教授をエミュレートし、レイデンボトルを作成できます。これにはあなたが必要です：
-マヨネーズなどのガラス製またはプラスチック製の瓶1個。
-リジッドワイヤまたはケーブルを通す穴あきプラスチック絶縁カバー1個。
-ジャーの内側と外側を覆う、貼り付ける、または接着するためのキッチン用アルミホイルの長方形のストリップ。アルミニウムコーティングがジャーの端に達しないことが重要です、それは半分より少し高い場合があります。
-ロッドの内側にスプライスされた絶縁体のないフレキシブルケーブルで、ボトルの壁の内側を覆うアルミホイルと接触します。
-金属球（スパイクの影響を避けるために蓋の上に配置されます）。
・アウターアルミシートに取り付ける無絶縁ケーブル。
-定規とはさみ。
- セロテープ。
注：アルミホイルを内側に配置する作業を回避する別のバージョンは、ボトルまたはジャーを水と塩の溶液で満たすことです。これは、内部プレートとして機能します。
処理する
ボトルの内側と外側をアルミホイルストリップで覆います。必要に応じて、ボトルの中央を過度に超えないように注意しながら粘着テープで固定します。
-絶縁カバーなしで銅線またはケーブルを通すようにキャップを慎重に突き刺し、ボトルの内側のアルミホイルを外側に接触させ、導電性球をキャップの真上に配置します。
-絶縁されていないより多くのワイヤーがアウタージャケットをバインドし、一種のハンドルを作るために使用されています。アセンブリ全体は、図1と図4のようになります。
図4.レイデンボトル。出典：F. Zapata
実験
レイデンボトルが作成されたら、それを試すことができます。
実験1
ブラウン管スクリーンを備えた古いテレビまたはモニターをお持ちの場合は、それを使用してボトルを充電できます。これを行うには、ボトルを外側のプレートで片手で持ち、内側に接続するケーブルを画面に近づけて接触させます。
外側に接続されたケーブルは、ボトルの内側からのケーブルに近づける必要があります。火花が発生し、ボトルが帯電したことを示していることに注意してください。
実験2
適切なスクリーンがない場合は、乾燥機から取り出したばかりのウールの布にライデンボトルをかざすことで、そのボトルをロードできます。帯電源の別のオプションは、グリースとワニスを除去するために以前に紙やすりで磨かれたプラスチック（PVC）チューブを取ることです。チューブがペーパータオルで十分に帯電するまでこすります。
参考文献
- ライデンボトル。回復元：es.wikipedia.org
- 電気機器。ライデンジャー。回収元：Brittanica.com
- エンデサは教育します。実験：ライデンボトル。回収元：youtube.com。
- ライデンジャー。から回復：en.wikipedia.org。
- 「MacGyver」のライデン瓶の物理学。回収元：wired.com
- Tippens、P。Physics：概念とアプリケーション。516-523。