قارورة ليدن
قارورة ليدن هي أول نبيطة لحفظ الطاقة داخل الدوائر الكهربائية تم اختراعها وكان ذلك في عام 1745 وتتكون القارورة من قارورة زجاجية تحفظ الماء بداخلها ويخترق الماء مسمار عبر فتحة ضيقة في القارورة فإذا وصل المسمار نحو شحنة كهربية ساكنة ثم بعد ذلك فصل عنها تحفظ لفترة داخل القارورة ومن هنا جاءت تسمية المكثف لإنه من الأجهزة الأولى كانت تحفظ الطاقة بهيئة سائلة، ورغم اختفاء تلك الأجهزة إلا أن الاسم ظل كما هو.
- مرطبانات ليدن هي الأسلاف الأوائل لما نعرفه اليوم بالمكثفات الكهربائية.
حيث تم اكتشاف ظاهرة تكثيف الكهرباء في عام 1745م، على يد الباحث الألماني أيوالد.جـ. فون كلايست Ewald G. von Kleist، وكان ذلك بالصدفة، خلال إحدى تجاربه حول ظاهرة الكهرباء التي كانت تعتبر ظاهرة غريبة في تلك الفترة. تُنسب تسمية هذا الجهاز البسيط إلى جامعة "لايدن" الهولندية التي ساهمت في انتشارها في العالم. معرفة طريقة عمله تساعد على استيعاب طريقة عمل جهاز ميثارنيثا التي ابتكرها بول بومان.
نبذة تاريخية
في منتصف القرن الثامن عشر، كانت الكهرباء هي قضية العصر. فقد تساءل إيوالد فون كليست - أحد رجال الدين في بوميرانيا في بولندا الحديثة - ما إذا كانت الشحنات الكهربائية التي تم اكتشافها حديثاً يمكن تخزينها (١٧٣٣) - كما قال في وعاء زجاجي - مثلما يتم تخزين الماء. إذا كان ذلك صحيحا، فمن السهل أن تتم دراستها. وفي هذا الشأن، أثمرت التجارب التي أجراها عن نتائج هائلة ومفيدة. فعلى سبيل المثال، توصل إلى أن الوعاء الذي به كمية قليلة من الماء يستطيع تخزين كمية من الشحنات الكهربائية كافية لإحداث صدمات كهربائية كبيرة.
كان اكتشافه على وشك أن ينتشر ويصل إلى الأجيال التالية كلها. فقد قام بيتر فان موشينبروك بعمل وعاء ليدن تلقائيا وبشكل مستقل في مدينة ليدن بهولندا. وقد كان موشينبروك بعيد النظر وذكيا بدرجة كافية؛ فقد قام بتسجيل هذا الاختراع باسمه أمام أكاديمية العلوم الفرنسية. ونتيجة لذلك، فقد نسب هذا الاختراع إلى الهولندي بيتر فان موشينبروك.
فيما بعد، عرف وعاء ليدن بامكثف، لأنه يتم فيه تكثيف الشحنات الكهربائية أو تركيزها. لكن، سرعان ما تم استبدال الماء ومصدر الرطوبة بموصلات أخرى مثل الألواح المعدنية داخل الوعاء وخارجه. وفي الوقت الذي بدا فيه أن شكل الوعاء ليس ضروريا وغير ذي أهمية، كان الشرط الأساسي لتخزين شحنة من الكهرباء هو توفر طبقة من أية مادة عازلة (عازل استقطاب ي مثل الزجاج) بين موصلين.
وحدة السعة الكهربائية. الفاراد - نسبةُ إلى عالم الفيزياء في القرن التاسع عشر مايكل فاراداي (١٨١٣)- هي وحدة السعة الكهربائية، أي قدرة أي مكثف على تخزين الشحنة الكهربائية. إن المكثف الذي تقدر سعته بـ ١ فاراد يستطيع تخزين ١ كولوم من الشحنة - الكهربائية مع فرق جهد محتمل يقدر بـ ١ فولت بين الواحه.
يوضح هذا الشكل ثلاث مراحل لتطور وعاء ليدن كوسيلة لتخزين الشحنات الكهربائية. تقوم المكثفات الأكثر تطوراً باستخدام المواد الاصطناعية كطبقات عازلة وبالفعل تكون قادرة على تخزين كميات هائلة من الشحنة الكهربائية عن طريق تغطية المادة العازلة والموصل في لفة تتألف من طبقات عديدة.
يستطيع وعاء ليدن المتطور تخزين كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية؛ كفيلة لإحداث صدمات كهربائية قوية وشرارات مؤثرة. ثم سرعان ما أصبح هذا الوعاء جزءاً من وسائل التسلية الكهربائية الخاصة بالنبلاء وبالمثل كأجهزة للباحثين. ففي الحقيقة، تم تطبيق وعاء ليدن هذا لأول مرة من قبل رجل الدين والباحث الفرنسي جان نوليت (١٧٣٣)؛ الذي سرعان ما قام باستخدامه في بعض التجارب المهمة. وفي عام ١٧٤٦، شاهد الملك شحنة كهربائية كبيرة تنطلق من وعاء ليدن وتمر عبر ١٨٠ جنديا متشابكي الأيدي ثم تخطت هذه الشحنة لتمر بين . .٧ رجل من رجال الدين. وطبقا للتقارير، دفعت الخاضعين للتجربة في الهواء مرة واحدة، وهو ما أثبت أن الكهرباء تنتقل بسرعة كبيرة جدا.
