Leidse fles
Een Leidse fles (of Leidse kruik of Leidse pot, of soms Kleistiaanse kruik) is een elektrisch onderdeel dat een elektrische hoogspannings-lading (van een externe bron) opslaat tussen elektrische geleiders aan de binnen- en buitenkant van een glazen pot.
Inleiding
Het bestaat meestal uit een glazen pot met metaalfolie die aan de binnen- en buitenoppervlakken is gelijmd, en een metalen aansluiting die verticaal door het deksel van de pot steekt om contact te maken met de binnenfolie. Het was de oorspronkelijke vorm van de condensator (ook wel condensor genoemd).
De uitvinding was een ontdekking die onafhankelijk van elkaar werd gedaan door de Duitse geestelijke Ewald Georg von Kleist op 11 oktober 1745 en door de Nederlandse wetenschapper Pieter van Musschenbroek uit Leiden in 1745-1746. De uitvinding is vernoemd naar de stad Leiden.
De Leidse pot werd gebruikt om veel vroege experimenten met elektriciteit uit te voeren, en de ontdekking ervan was van fundamenteel (groot) belang bij de studie van elektrostatica (statische elektriciteit). Het was de eerste manier om elektrische lading in grote hoeveelheden te verzamelen en vast te houden. De vastgehouden lading kon naar believen van de onderzoeker worden ontladen in de vorm van een mini bliksem. Het was nu mogelijk om over een langere periode onderzoek te kunnen doen. Leidse potten worden in het onderwijs nog steeds gebruikt om de principes van elektrostatica te demonstreren.
Geschiedenis
Het opwekken van een statisch elektrische lading was al langer bekend. Echter letterlijk met een flits (mini bliksem) was deze ook weer zo verdwenen. De vraag was of zo'n lading langer was vast te houden.
De oude Grieken wisten al dat stukjes barnsteen lichte deeltjes konden aantrekken nadat ze waren gewreven. De barnsteen wordt geëlektrificeerd door het zogeheten tribo-elektrisch effect. Dit is een mechanische scheiding van een (+) en (-) lading in een oplaadbaar materiaal zoals glas, plastic en dus ook barnsteen. Het Griekse woord voor barnsteen is ἤλεκτρον ("ēlektron") en is de oorsprong van het woord "elektriciteit".
Omstreeks 1650 bouwde Otto von Guericke een ruwe elektrostatische generator (opwekker elektrostatische spanning): dit was een zwavel-bol die ronddraaide op een as. Toen Guericke zijn hand tegen de bal hield en de steel waarop de bol zat snel ronddraaide, bouwde zich een statische elektrische lading op. Dit experiment inspireerde de ontwikkeling van verschillende vormen van "elektriseermachines", die enorm hielpen bij de studie van elektriciteit.
De Leidse pot is een hoogspanningsapparaat; naar schatting konden de vroege Leidse kruiken maximaal worden opgeladen tot 20.000 tot 60.000 volt. De middelste staafelektrode heeft een metalen kogel aan het uiteinde om lekkage van de lading in de lucht door ontlading te voorkomen. Het werd voor het eerst gebruikt in elektrostatische experimenten en later in hoogspanningsapparatuur zoals vonkbrugradiozenders en elektrotherapiemachines.
Dat de ontdekkers een glazen pot gebruikten, kwam omdat men dacht dat een elektrische ontlading (mini bliksem) een soort vloeistof was.
In oktober 1745 probeerde Ewald Georg von Kleist elektriciteit te verzamelen in een klein medicijnflesje gevuld met alcohol met een spijker in de kurk. Hij volgde een experiment op dat was ontwikkeld door Georg Matthias Bose, waarbij elektriciteit door water was gestuurd om alcoholische dranken in brand te steken.
Von Kleist wist dat het glas een obstakel zou vormen voor het ontsnappen van de "vloeistof", en was er dus van overtuigd dat er een substantiële elektrische lading kon worden opgevangen en vastgehouden. Hij kreeg een flinke schok van het apparaat toen hij per ongeluk de spijker door de kurk heen aanraakte terwijl hij de fles nog steeds in zijn andere hand hield. Von Kleist begreep niet de betekenis van zijn geleidende hand die de fles vasthield. Hij stuurde zijn bevindingen in brieven naar mede wetenschappers op in de hoop op antwoord. Het duurde even voordat Von Kleists studiegenoten in Leiden doorhadden dat de hand een essentieel onderdeel was. Ook deze onderzoekers kregen best zware schokken. Nu weten we dat deze zelfs dodelijk kunnen zijn.
'Batterij'
Johann Heinrich Winckler bedacht een manier om meerdere Leidse flessen aan elkaar te koppelen (zoals we ook nu batterijen aan elkaar koppelen) voor een hogere opbrengst. In 1746-1748 experimenteerde Benjamin Franklin met het in serie laden van Leidse potten. Met zijn bekende, maar zeer gevaarlijke vlieger proef, 'ving' hij er de bliksem mee op. Een verzameling Leidse flessen noemde Franklin een elektrische batterij, zoals een aantal kanonnen bij elkaar toen ook een batterij werden genoemd.
Links
Het doen van elektrische proeven is niet zonder gevaar zoals je hebt kunnen lezen. Laat het liever aan volwassenen over: