लेडेन बोतल: भागों, संचालन, प्रयोग - शारीरिक - 2025

लिदेन बोतल एक पतली कांच की बोतल या जार है, जो अंदर और बाहर पर एक और समान रूप से तंग धातु की पन्नी पर एक कसकर ढाले धातु की पन्नी होता है।

यह इतिहास का पहला विद्युत उपकरण है जिसने विद्युत आवेशों को केवल स्पर्श करके, छड़ से या बाहरी चादर द्वारा, पहले से घर्षण द्वारा आरोपित बार (triboelectric effect) या इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन द्वारा परोसने का कार्य किया। एक वोल्टेज स्रोत जैसे कि सेल या बैटरी का भी उपयोग किया जा सकता है।

चित्रा 1. आंकड़ा एक ठेठ लेडेन बोतल दिखाता है। आंतरिक शीट संधारित्र प्लेटों में से एक है और बाहरी शीट दूसरी प्लेट है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स डाली

इतिहास

लेय्डेन बोतल के आविष्कार का श्रेय 1745 में लेयेन विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर पीटर वैन मुशेनब्रुक को दिया गया है। स्वतंत्र रूप से और साथ ही, जर्मन आविष्कारक इवाल्ड जॉर्ज वॉन क्लेस्ट भी इसी तरह की बोतलों के साथ स्थैतिक बिजली का भंडारण करने में कामयाब रहे, जिसका अनुमान है। डच।

मुस्चेनब्रुक को कुनेउस नाम के एक वकील की मदद मिली थी, जिसे उन्होंने लेडेन में अपनी प्रयोगशाला में आमंत्रित किया था। यह खौफनाक चरित्र पहली बार नोटिस किया गया था कि बोतल को अपने हाथ से पकड़कर चार्ज किया गया था जबकि इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन से बार या सुई को लोड किया गया था।

प्रोफेसर मुस्चेनब्रुक ने अपने आविष्कार से सभी को आश्चर्यचकित कर दिया, लेडन बॉटल पर अगला सुधार, जैसा कि डिवाइस को अंतिम रूप से नामांकित किया गया था, 1747 में जॉन बेविस, एक चिकित्सक, शोधकर्ता, और अंतिम के लिए धन्यवाद बनाया गया था, लेकिन कम से कम खगोलविद ने खोज नहीं की थी केकड़ा नेबुला।

बेविस ने देखा कि यदि आप बोतल के बाहर एक पतली शीट के साथ कवर करते हैं, तो इसे अपने हाथ से पकड़ने की कोई आवश्यकता नहीं है।

उन्होंने यह भी महसूस किया कि इसे पानी या अल्कोहल के साथ भरना आवश्यक नहीं था (मूल मुस्चेनब्रुक की बोतल तरल से भरी हुई थी) और यह केवल कॉर्क के माध्यम से गुजरने वाली छड़ के संपर्क में धातु की पन्नी के साथ बोतल के अंदर की दीवार को कवर करने के लिए आवश्यक था।

बाद के प्रयोगों से पता चला कि कांच के पतले होते ही अधिक आवेश और आसन्न धातु की सतह अधिक चौड़ी हो गई।

पार्ट्स

एक लेडेन बोतल के हिस्सों को आकृति 1 में दिखाया गया है। कांच प्लेटों के बीच एक इन्सुलेटर या ढांकता हुआ के रूप में कार्य करता है, इसके अलावा उन्हें आवश्यक समर्थन देने के लिए। प्लेटें आमतौर पर टिन, एल्यूमीनियम या तांबे की पतली चादरें होती हैं।

जार के ढक्कन को बनाने के लिए एक इन्सुलेटर का भी उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए सूखी लकड़ी, प्लास्टिक या कांच। कवर एक धातु की छड़ से छेदा जाता है जिसमें से एक श्रृंखला लटकती है जो आंतरिक प्लेट के साथ विद्युत संपर्क बनाने का कार्य करती है।

लेडेन बॉटल बनाने के लिए आवश्यक सामग्री

- कांच की बोतल, जितना संभव हो उतना पतला

- धातु की पन्नी (एल्यूमीनियम, टिन, तांबा, सीसा, चांदी, सोना) अलग से कवर करने के लिए, बोतल का आंतरिक और बाहरी हिस्सा।

- कुशल इन्सुलेट सामग्री कवर।

- छिद्रित ढक्कन के माध्यम से जाने के लिए धातु की छड़ और आंतरिक छोर पर एक श्रृंखला या केबल होती है जो बोतल की आंतरिक शीट के साथ धातु का संपर्क बनाती है। रॉड का दूसरा छोर आम तौर पर एक गोले में समाप्त होता है, सिरों पर संचित आरोपों के कारण विद्युत चाप से बचने के लिए।

चित्रा 2. एक लेडेन बोतल के भाग। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

कार्यकरण

विद्युत चार्ज के संचय को समझाने के लिए इन्सुलेटर और कंडक्टर के बीच अंतर स्थापित करके शुरू करना आवश्यक है।

धातु प्रवाहकीय होते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन (मौलिक नकारात्मक आवेश के वाहक) उनके भीतर स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। जिसका मतलब यह नहीं है कि धातु हमेशा चार्ज होती है, वास्तव में यह तटस्थ रहता है जब इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है।

इसके विपरीत, इन्सुलेटर के अंदर इलेक्ट्रॉनों में धातुओं की विशिष्ट गतिशीलता का अभाव होता है। हालांकि, विभिन्न इन्सुलेट सामग्री के बीच रगड़ से ऐसा हो सकता है कि उनमें से एक की सतह से इलेक्ट्रॉनों को दूसरे की सतह तक पहुंचा दिया जाए।

लेडेन की बोतल पर लौटना, सरलीकृत रूप में यह एक धात्विक पन्नी है जिसे किसी अन्य प्रवाहकीय पन्नी से एक इन्सुलेटर द्वारा अलग किया जाता है। चित्र 3 एक योजनाबद्ध दिखाता है।

चित्र 3: लेडेन बोतल का सरलीकृत आरेख और यह कैसे चार्ज प्राप्त करता है। स्रोत: फैनी जैपाटा

मान लीजिए कि बाहरी प्लेट को हाथ से पकड़कर या तार से दबाया गया है। जब एक रॉड से संपर्क किया गया जो रगड़ कर सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया था, तो आंतरिक प्लेट से जुड़ने वाली रॉड ध्रुवीकृत हो जाती है। इससे रॉड-इनर प्लेट असेंबली में शुल्कों का पृथक्करण होता है।

बाहरी प्लेट पर इलेक्ट्रॉन विपरीत प्लेट पर धनात्मक आवेशों की ओर आकर्षित होते हैं और अधिक इलेक्ट्रॉन जमीन से बाहरी प्लेट तक पहुँच जाते हैं।

जब यह कनेक्शन टूट जाता है, तो प्लेट नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाती है और जब रॉड अलग हो जाती है, तो आंतरिक प्लेट सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाती है।

कैपेसिटर या कैपेसिटर

लेडेन की बोतल पहले ज्ञात संधारित्र थी। एक संधारित्र में एक इन्सुलेटर द्वारा अलग किए गए दो धातु प्लेट होते हैं और उन्हें बिजली और इलेक्ट्रॉनिक्स में अपरिहार्य सर्किट तत्वों के रूप में अच्छी तरह से जाना जाता है।

सरलतम संधारित्र में प्लेट के आकार की तुलना में बहुत कम दूरी के क्षेत्र ए से अलग दो फ्लैट प्लेट होते हैं।

समतल प्लेट संधारित्र में चार्ज करने की क्षमता C प्लेटों के क्षेत्र A के समानुपाती होती है, और प्लेटों के बीच रिक्ति d के व्युत्क्रमानुपाती होती है। आनुपातिकता की निरंतरता विद्युत पारगम्यता ity है और उन्हें निम्नलिखित अभिव्यक्ति में संक्षेपित किया गया है:

लेडेन की बोतल से बनने वाले संधारित्र को दो संकेंद्रित बेलनाकार प्लेटों द्वारा लगाया जा सकता है, जिसमें बाहरी प्लेट और ऊँचाई L के लिए एक आंतरिक और त्रिज्या b होता है। रेडी में अंतर ग्लास डी की मोटाई है जो प्लेटों के बीच अलगाव है।

बेलनाकार प्लेट संधारित्र की क्षमता C किसके द्वारा दी जाती है:

जैसा कि इस अभिव्यक्ति से घटाया जा सकता है, एल लंबाई जितनी लंबी होगी, डिवाइस की क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

लेडेन बोतल की क्षमता

इस मामले में कि मोटाई या पृथक्करण d त्रिज्या से बहुत कम है, तो समतल प्लेटों की अभिव्यक्ति द्वारा क्षमता का अनुमान लगाया जा सकता है:

पिछली अभिव्यक्ति में p बेलनाकार प्लेट की परिधि है और L ऊँचाई है।

आकार के बावजूद, अधिकतम चार्ज क्यू जो एक संधारित्र जमा कर सकता है, चार्ज वोल्टेज वी के लिए आनुपातिक है, जिसमें कैपेसिटर की क्षमता सी आनुपातिकता की निरंतरता है।

क्यू = सी = वी

घर का बना लेयर्ड की बोतल

घर पर आसानी से उपलब्ध सामग्री और कुछ मैनुअल कौशल के साथ, आप प्रोफेसर मुस्चेनब्रुक का अनुकरण कर सकते हैं और लेडन बोतल का निर्माण कर सकते हैं। इसके लिए आपको चाहिए:

- 1 ग्लास या प्लास्टिक जार, जैसे मेयोनेज़।

- 1 छिद्रित प्लास्टिक इंसुलेटिंग कवर जिसके माध्यम से एक कठोर तार या केबल पास किया जाएगा।

- जार के अंदर और बाहर कवर, छड़ी या पालन करने के लिए रसोई एल्यूमीनियम पन्नी के आयताकार स्ट्रिप्स। यह महत्वपूर्ण है कि एल्यूमीनियम कोटिंग जार के किनारे तक नहीं पहुंचती है, यह आधे से थोड़ा अधिक हो सकती है।

- बिना इन्सुलेशन वाली एक लचीली केबल जिसे रॉड के अंदर तक फैलाया जाता है, ताकि यह एल्यूमीनियम पन्नी के साथ संपर्क बना सके जो बोतल की दीवार के अंदर को कवर करती है।

- धातुई क्षेत्र (स्पाइक्स के प्रभाव से बचने के लिए ढक्कन के ऊपर जाता है)।

- बिना इन्सुलेशन वाली केबल जो बाहरी एल्यूमीनियम शीट से जुड़ी होगी।

- शासक और कैंची।

- स्कॉच टेप।

नोट: एक और संस्करण जो एल्यूमीनियम पन्नी को अंदर रखने के काम से बचता है, वह है बोतल या जार को पानी और नमक के घोल से भरना, जो आंतरिक प्लेट की तरह काम करेगा।

प्रक्रिया

एल्यूमीनियम पन्नी स्ट्रिप्स के साथ अंदर और बाहर की बोतल को कवर करें, यदि आवश्यक हो तो उन्हें चिपकने वाली टेप के साथ तय किया गया है, देखभाल करते हुए कि बोतल के बीच से बहुत अधिक न हो।

- सावधानी से कवर के बिना तांबे के तार या केबल को पास करने के लिए टोपी को छेद दें, बोतल के अंदरूनी एल्यूमीनियम पन्नी को बाहर के संपर्क में रखने के लिए, जहां प्रवाहकीय गोले को टोपी के ठीक ऊपर रखा जाना चाहिए।

- बिना इन्सुलेशन के अधिक तार का उपयोग बाहरी जैकेट को बांधने और एक प्रकार का हैंडल बनाने के लिए किया जाता है। पूरे विधानसभा को यह देखना चाहिए कि आंकड़े 1 और 4 में क्या दिखाया गया है।

चित्रा 4. लेडेन की बोतल। स्रोत: एफ। ज़पाटा

प्रयोगों

एक बार लेडेन बोतल बनने के बाद, आप इसके साथ प्रयोग कर सकते हैं:

प्रयोग १

यदि आपके पास एक पुराना टीवी है या कैथोड रे स्क्रीन के साथ मॉनिटर है, तो आप बोतल को चार्ज करने के लिए इसका उपयोग कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, बाहरी प्लेट द्वारा बोतल को एक हाथ से पकड़ें, जबकि उस केबल को लाएं जो अंदर के हिस्से से जुड़ा हो और स्क्रीन को छू रहा हो।

बाहर से बंधी केबल बोतल के अंदर से आने वाली केबल के करीब होनी चाहिए। ध्यान दें कि एक चिंगारी होती है, जिससे पता चलता है कि बोतल विद्युत चार्ज हो गई है।

प्रयोग २

यदि आपके पास एक उपयुक्त स्क्रीन नहीं है, तो आप लेडेन की बोतल को एक ऊनी कपड़े के पास पकड़ कर लोड कर सकते हैं जिसे आपने कपड़े के कपड़े से निकाल लिया है। चार्जिंग स्रोत के लिए एक और विकल्प प्लास्टिक (पीवीसी) ट्यूब का एक टुकड़ा लेना है जो पहले से ग्रीस और वार्निश को हटाने के लिए सैंड किया गया है। एक कागज तौलिया के साथ ट्यूब रगड़ें जब तक कि यह पर्याप्त रूप से चार्ज न हो।

संदर्भ

1. लेडेन की बोतल। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org
2. बिजली के उपकरण। लेडेन जार। से पुनर्प्राप्त: Brittanica.com
3. एंडेसा शिक्षित करता है। प्रयोग: लेडेन की बोतल। से पुनर्प्राप्त: youtube.com।
4. लेडेन जार। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org।
5. "मैकगाइवर" में लेयर्ड जार के भौतिकी। से पुनर्प्राप्त: wired.com
6. टिपन्स, पी। भौतिकी: अवधारणाएँ और अनुप्रयोग। 516-523।