¿Por qué desaparece el voltaje en mi frasco de Leyden?

Esta pregunta es similar a esta en el sentido de que tengo mi jarra de Leyden amateur y estoy suministrando ~ 7.5v de 5 baterías (~ 1.5v cada una) en serie.

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Algunos detalles y hechos después de experimentar:

  • El cable marrón toca el agua con sal dentro de la botella y está conectado al lado de menor voltaje de la batería.
  • El cable rojo toca el aluminio y el lado de mayor voltaje de la batería.
  • Si uso un multímetro tocando el aluminio y el agua, obtengo mi ~7.5v, como se esperaba
  • Si quito los cables que tocan la bateria y mido el voltaje no hay
  • Si quito los cables que tocan la batería mientras las sondas del multímetro están conectadas puedo ver la caída de voltaje muy muy rápido.
  • Haciendo unos calculos estimo que la jarra tiene alrededor   1.1 pag F

Entonces decidí conectar el circuito con el led que podéis ver en la figura. Un circuito similar con un capacitor. 220 m F adjunto hace que el LED se desvanezca en lugar de apagarse cuando quito la batería. Así que he estado tratando de ver el mismo efecto usando la botella de Leyden para convencerme de que en realidad tiene algo de carga.

Sin embargo, tan pronto como separé los cables marrón y rojo conectados entre la botella y las baterías, el LED se apagó sin efecto de desvanecimiento.

¿Alguien sabe qué podría afectar el rendimiento de mi botella de Leyden?

Respuestas (2)

El problema con su botella de Leyden es que su capacitancia (como la de todas las botellas de Leyden) es muy pequeña (probablemente del orden de 1000 pF). Entonces, si su resistencia a las fugas (a través de películas de humedad en el vidrio, etc.) es de 100 M Ω , la constante de tiempo del circuito será

τ = C R     =   10 − 9   F × 10 8   Ω     =   10 − 1   s .
¡Este es el tiempo calculado para que la carga del capacitor caiga al 37% del original!

Obviamente, hay algunas conjeturas involucradas en el cálculo anterior, y la resistencia podría estar fuera de uno o dos órdenes de magnitud, pero el cálculo ciertamente revela por qué el capacitor del vaso de Leyden se descarga tan rápido. Con un voltímetro conectado, la descarga será aún más rápida, porque la resistencia del voltímetro probablemente sea de apenas 20 M. Ω ¡más o menos!

¡Gracias por tu respuesta! ¿Creo que 1000pF es demasiado para el frasco? Como se describe en la publicación, usando un estándar de 220pF, el LED tiene un efecto de desvanecimiento. Si realmente tuviera 1000pF, ¿no podría reproducir el efecto de desvanecimiento?
Sí, acabo de hacer una mejor estimación de la capacitancia y sale a unos 200 pF. Me temo que su estimación original de 1,1 m F es demasiado alto. Puede volver a intentarlo utilizando la fórmula de capacitancia de placas paralelas; será una buena aproximación. La constante dieléctrica (permisividad relativa) del vidrio es de aproximadamente 5. En cuanto a la resistencia de fuga, es extremadamente difícil de estimar teóricamente.
Oh, lo siento. yo estaba usando m cuando mas estaba pensando en pico. Mi cálculo sale como 1.1pF. Edito la publicación original. Efectivamente, el capacitor estándar tiene ~1000 veces más capacitancia que el frasco (que está hecho de plástico)
"Si realmente tuviera 1000 pF, ¿no podría reproducir el efecto de desvanecimiento?" no lo habría pensado. 1000 pF = 0,001 m F, y eso no es mucho.
De hecho, me equivoqué por completo con las unidades micro/pico.
Creo que 1,1 pF es demasiado bajo. Es probable que la constante dieléctrica del plástico sea bastante similar a la del vidrio.
Gracias, tienes razón. Lo rehice y está alrededor de 5616pF

Como se ha señalado utilizando un voltímetro digital de resistencia de entrada 10 METRO Ω resultará en una constante de tiempo de descarga de 200 × 10 − 12 × 10 × 10 6 = 2 metro s .

Entonces, para una medición directa de voltaje, necesita un voltímetro / electrómetro de resistencia de entrada mucho más alta a la que es posible que no tenga acceso.

Un voltímetro de alta resistencia barato/fácil de construir es un electroscopio de hoja (dorada), pero dicho dispositivo solo registrará cientos de voltios, por lo que para ver si el frasco de Leyden está almacenando carga, debe conectarlo a un suministro de CC de alto voltaje que es probable ser muy peligroso.

Así que construya un electróforo (este ha incluido un electroscopio de hoja disfrazado).

Seque todas las partes del aparato con un calentador de ventilador/secador de cabello, ya que la humedad de la superficie es un conductor de electricidad relativamente bueno, y tenga en cuenta que el aislamiento de su cable de conexión podría no ser tan bueno como cree, así que tenga la mayor cantidad de cables sin conexión a tierra. plomo en el aire (es decir, sin tocar nada excepto los dos extremos) como puedas.

Conecte el electroscopio de hoja al interior de la botella y al exterior de la botella de Leyden y el electroscopio juntos (y a tierra) y cargue repetidamente la botella de Leyden.
Cuando haya una desviación en el electroscopio, deje de cargar y observe la desviación durante un período de tiempo. Cuanto más lenta sea la caída de la hoja, mejor será el aislamiento.

Si carga la botella de Leyden lo suficiente, es posible que pueda generar una chispa cuando las partes metálicas interior y exterior de la botella de Leyden estén conectadas, pero tenga mucho cuidado al hacerlo, ya que puede recibir una descarga desagradable. ¿Se podría considerar el uso de una regla de plástico?

Acabo de encontrar un detector de carga eléctrica ridículamente sensible que puede permitirle probar su botella de Leyden cargada desde su banco de 1.5 V También se pueden incluir celdas o incluso una sola celda y un medidor de miliamperios en lugar del LED. El circuito bien podría funcionar ya que la resistencia de la puerta JFET es muy alta.

Hola, gracias por su respuesta. ¿No puede un electróforo generar alto voltaje también?
Pude construir un electróforo y ver una diferencia de voltaje de 7, 20 y 70V. Sin embargo, no entiendo. Si puedo cargar la jarra a 7V con un electróforo, ¿por qué no puedo cargarla a ese voltaje con las baterías?
No creo que los voltajes fueran tan bajos. ¿Cómo mediste esos voltajes?
Multímetro digital. Pero ahora estoy pensando que la descarga puede ser tan rápida que solo veo algunos valores y no el valor de voltaje inicial
¿Pudiste producir una chispa?
Sí, con el electróforo, ¡gracias por la idea! He podido ver el voltímetro marcando más de 500V antes de descargar. Intentaré construir el detector de carga eléctrica como una forma de convencerme de que la carga también está ahí cuando uso las celdas de 1.5v.
¿Por qué desaparece el voltaje en mi frasco de Leyden?
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