Bottiglia di leyda

Bottiglia di Leyda

La bottiglia di Leyda è stata ideata dallo studioso olandese Peter Van Musschenbrock (1692-1761) nel 1746.Il dispositivo è costituito da un recipiente di vetro le cui pareti, interna ed esterna,

Funzionamento
Il dispositivo così costruito è un condensatore, le cui armature sono le pareti esterna e interna della bottiglia. Se, ad esempio, colleghiamo l’armatura interna con un corpo elettrizzato e quella esterna a terra, si raccolgono cariche elettriche di segno opposto sulle lamine metalliche separate dal vetro. Se si tocca una delle due armature con l’estremità di un filo metallico e si avvicina l’altra estremità alla seconda armatura, si ottengono scintille che possono raggiungere anche notevole intensità.

La bottiglia di Leyda è un condensatore le cui armature sono due bicchieri in ottone fra i quali è interposto un bicchiere in vetro, a pareti più alte, che funge da isolante. L’armatura interna è chiusa e comunica superiormente con l’esterno tramite un conduttore in ottone, ricurvo all’estremità, terminante con una sferetta.
Se si carica la sferetta con una macchina elettrostatica e si collega a terra il bicchiere esterno si crea tra le armature, per induzione, una differenza di potenziale. La bottiglia ad armature mobili si può scomporre nei suoi elementi costitutivi disponendoli sullo sgabello isolatore, in tal caso le cariche sulle armature si ridistribuiscono rendendole elettricamente neutre. Quando la si ricompone si rileva ancora una differenza di potenziale fra le armature dovuta alla persistenza della polarizzazione del vetro.
La bottiglia di Leyda prende il nome dalla città omonima, dove A. Cunaeus, allievo del professore di fisica ed astronomo Pieter van Musschenbroek (1692-1761), ne scoprì per caso, nel 1746, gli effetti durante alcune esperienze che il suo maestro eseguiva con lui e con il fisico svizzero J.N S. Allamand. Inoltre, in un carteggio tra E.J. Kleist, parroco di Kamin in Pomerania, e il dott. Lieberkuhn di Berlino, Kleist aveva descritto un’esperienza simile sulla bottiglia di Leyda. Tale descrizione, però, era troppo imperfetta per potere essere ripetuta e riprodotta, motivo per cui la scoperta di tale condensatore è attribuita a Cunaeus.

La collezione è costituita da tre coppie di bottiglie di Leyda di dimensioni diverse, non tutte identiche rispetto alla composizione degli elementi strutturali. Le bottiglie sono dei condensatori costituiti da vasi di vetro di forma cilindrica rivestiti di carta stagnola, alcuni solo all’interno e altri sia all’interno che all’esterno, in modo da lasciarne scoperta, superiormente, una parte di determinata altezza. L’isolante che separa le due armature è il vetro. Un’asta metallica, terminante con un pomello, anch’esso metallico, è inserita, verticalmente, in uno o due dischi di sughero ed è a contatto con l’armatura interna.
Tre delle bottiglie della collezione possono venire utilizzate con le stesse modalità usate da Cunaeus e Kleist ai quali è attribuita la scoperta fortuita di un primo tipo di bottiglia di Leyda. Essi, per sottoporre all’azione dell’elettricità un liquido, contenuto in una bottiglia di vetro, tenendo questa con una mano, caricavano di elettricità un chiodo precedentemente inserito nel collo della bottiglia fino ad immergersi nel liquido. Se lo sperimentatore avvicina l’altra mano al chiodo vede scoccare, tra questa e l’estremità del chiodo stesso, una scintilla e prova una scossa.
Le altre bottiglie hanno, come armatura interna ed esterna, la parete di carta stagnola e si possono caricare mettendo il pomello a contatto con una macchina elettrostatica e tenendo in mano l’armatura esterna così da metterla a terra.
La capacità di una bottiglia di Leyda, con il vetro di spessore uniforme e le armature geometricamente simili tra loro, è direttamente proporzionale alla superficie di una armatura, inversamente proporzionale allo spessore del vetro. Per aumentare la capacità di una bottiglia di Leyda se ne possono collegare diverse in parallelo, cioè stabilendo il contatto metallico fra tutte le armature interne e fra tutte quelle esterne. Questa disposizione costituisce una batteria di Leyda con una capacità uguale alla somma delle capacità delle singole bottiglie. Se invece ciascuna bottiglia si unisce direttamente con una sola bottiglia di Leyda, ad esempio armatura esterna di una con armatura interna dell’altra e così di seguito, il sistema si dice disposto in serie o a cascata. In tal caso la capacità è uguale al reciproco della somma dei reciproci delle singole capacità delle bottiglie.
Una delle applicazioni sperimentali delle bottiglie di Leyda è dovuta a Lodge che ne utilizzò due di uguali caratteristiche fisiche, di cui una collegata ad un circuito ed entrambe collegate ad uno spinterometro, esse fungevano da emettitore e da ricevitore di segnali rappresentati da scariche che avvengono quando i due circuiti connessi con le bottiglie entrano in risonanza.

Questo è un capacitore di solo 1.5nF ma può resistere tensioni superiori a 100KV.

La bottiglia di Leyda venne usata dallo stesso Nikola Tesla per poter far funzionare il primo TeslaCoil. Il Cap. è costituito da una semplice bottiglia di vetro contenente acqua satura di sale poiche’ viene resa meno resistiva alla corrente.Il dielettrico è rappresentato dal vetro. Quando il condensatore deve resistere a tensioni elevate ed avere capacità precisa si può costruire lo stesso seguendo semplici formule…

capacità in serie…Ctot =1/(1/C1+1/C2+1/Cn)

capacità in parallelo…Ctot =C1+C2+Cn

Questi condensatori sono da 1uF 400V cad.Facendo serie e parallelo opportunamente ho ottenuto una capacità di 63nF 18KV che sono serviti per costruire il mio Tesla…

questi sono i risultati: