Leidener Flasche

Leidener Flasche (Kleistsche Flasche, Kondensationsflasche), Apparat zur Ansammlung von Elektrizität, die 1745 von Kleist in Kammin und 1746 von Cunäus in Leiden erfunden wurde. Die L. F. besteht aus einem Glasgefäß, das innen und außen bis auf einige Zentimeter vom Rande mit Stanniol beklebt ist.

Fig. 1. Batterie von Reiß.

Der nicht mit Stanniol bekleidete Teil des Gefäßes ist gefirnißt; durch einen ebenfalls gefirnißten Deckel geht ein oben mit einer Kugel versehener Messingstab, der mit der innern Belegung in leitender Verbindung steht. Anstatt sehr großer Leidener Flaschen bedient man sich der elektrischen Batterien, die aus mehreren Leidener Flaschen in der Art zusammengestellt sind, daß alle äußern Belegungen einerseits und alle innern anderseits miteinander in leitender Verbindung stehen. Fig. 1 zeigt die Batterie von Rieß, bei der die Knöpfe der einzelnen Flaschen durch scharnierartig bewegliche Drähte mit der großen hohlen Messingkugel der mittlern Flasche verbunden sind. Der Tisch a b steht auf Glasfüßen und ist mit Stanniol belegt, von dem mittels einer Klemmschraube ein Draht zur Erde geleitet werden kann. Die Wirkungsweise der L. F. wird am besten erläutert durch die dem Wesen nach mit ihr übereinstimmende Franklinsche Tafel (Fig. 2), d.h. eine Glastafel, die senkrecht auf einem Glasfuß steht und auf beiden Seiten so mit Stanniol belegt ist, daß das Glas am Rand ungefähr handbreit frei bleibt. Wäre nur eine Belegung vorhanden, so würde sie sich, mit dem Konduktor der Elektrisiermaschine in leitende Verbindung gesetzt, nur so weit laden, bis die Spannung (das Potential) ihrer Elektrizität derjenigen auf dem Konduktor gleich geworden ist. Steht aber der ersten Belegung eine zweite gegenüber, so wirkt die auf jene geleitete (z. B. positive) Elektrizität verteilend (influenzierend) auf die beiden miteinander verbundenen Elektrizitäten der letztern, indem sie die ungleichnamige (negative) anzieht, die gleichnamige (positive) aber abstößt. Wird nun die zweite Belegung, etwa durch Berührung mit dem Finger, mit dem Boden in leitende Verbindung gesetzt, so entweicht die abgestoßene gleichnamige Elektrizität (die Influenzelektrizität zweiter Art), die Spannung wird hier Null, während die ungleichnamige Influenzelektrizität erster Art (-E) sich auf die dem Glas anliegende Seite des Stanniolblattes und sogar zum großen Teil auf die Glasfläche selbst begibt, wo sie durch die anziehende Wirkung der +E der ersten Belegung festgehalten wird.

Fig. 2. Franklinsche Tafel.

Diese -E der zweiten Belegung wirkt aber auch zurück auf die +E der ersten Belegung, indem sie diese ebenfalls nötigt, zum größten Teil auf der innern Seite des Stanniolblattes und auf der Glasfläche selbst sich anzusammeln.

Fig. 3. Seitenansicht.

Dadurch wird die Spannung der +E auf der ersten Belegung vermindert, nicht aber ihre Menge. Klebt man auf jede Seite der Tafel mit etwas Wachs ein elektrisches Pendel, so wird das eine von der ersten Belegung, auf der noch elektrische Spannung herrscht, abgestoßen, während das andre an der zweiten Belegung, wo die Spannung Null ist, gerade herunterhängt (Fig. 3). Da aber die Spannung auf der ersten Belegung geringer ist als diejenige des Konduktors, so kann neue +E von diesem auf die erste Belegung überströmen, die neuerdings auf die zweite influenzierend wirkt, u.s.f. So setzt sich die Ansammlung von +E auf der ersten Belegung fort, bis dieselbe Spannung wie auf dem Konduktor erreicht ist. Die erste Belegung enthält jetzt eine größere Elektrizitätsmenge, als sie für sich allein aufzunehmen vermochte; ihr Fassungsvermögen für Elektrizität oder ihre Elektrische Kapazität (s. d.) ist also durch die Gegenwart der zweiten Belegung erhöht worden. Die Kapazität eines Ansammlungsapparats ist der Oberfläche der Belegungen direkt, ihrem Abstand umgekehrt proportional. Das Verhältnis, in dem die erste Belegung mehr Elektrizität aufnehmen kann, wenn ihr die zweite Belegung gegenübersteht, als wenn sie allein vorhanden wäre, heißt die Verstärkungszahl. Die L. F. unterscheidet sich von der Franklinschen Tafel nur durch die Form. Sie wird geladen, indem man ihren Knopf und sonach auch die innere (erste) Belegung mit dem Konduktor der Maschine verbindet, während die Flasche mit der äußern (zweiten) Belegung auf leitender Unterlage steht. Die Entladung der Flasche, d.h. die Vereinigung der beiden entgegengesetzten, auf den Belegungen angesammelten Elektrizitäten, erfolgt, wenn man zwischen der äußern Belegung und dem zur innern Belegung führenden Knopf eine leitende Verbindung herstellt.

Fig. 4. Auslader.

Faßt man mit der einen Hand die äußere Belegung, mit der andern den Knopf an, so fühlt man eine starke Erschütterung der Armgelenke, bei stärkerer Ladung einen heftigen Schmerz in der Brust. Um bei Versuchen mit der L. F. die Entladung durch den menschlichen Körper zu vermeiden, bedient man sich eines isolierten Ausladers (Fig. 4), z. B. eines an beiden Enden mit Knöpfen versehenen und mit einer Guttaperchahülle überzogenen Messingdrahts, dessen eines Ende mit der äußern Belegung in Berührung gebracht, während das andre dem Knopf der Flasche rasch genähert wird. Schon in einiger Entfernung springt mit lautem Knall ein heller Funke über. Nach einiger Zeit gibt die Flasche einen zweiten, freilich viel schwächern Funken; man erklärt diesen Rückstand (Refiduum) durch das teilweise Eindringen der Elektrizitäten in die Glasmasse, von wo sie, nachdem die obersten elektrischen Schichten durch die erste Entladung weggenommen sind, allmählich an die Oberfläche zurückkehren.

Fig. 5. Funkenmikrometer.

Um mit dem Funken der L. F. bequem experimentieren zu können, bedient man sich des Henleyschen Ausladers (s. Elektrische Entladung, S. 610). Eine starke Ladung erhitzt, schmilzt, verflüchtigt und oxydiert Metalldrähte, die zwischen die Kugeln des Entladers gebracht werden. Schlägt die Elektrizität zwischen Spitzen über, so kann sie Pappendeckel, Holz und Glasscheiben durchbohren. Auch unter Wasser erscheint der Funke und läßt sich das Knacken hören; die Flüssigkeit wird fast immer mit großer Gewalt auseinander geschleudert, und selbst offene, mit Wasser gefüllte Glasgefäße werden dabei bisweilen gesprengt. Gase werden durch den Entladungsschlag plötzlich und stark ausgedehnt. Zur Messung der Schlagweite einer Flasche dient das Funkenmikrometer, dessen Einrichtung aus Fig. 5 von selbst klar wird. Will man eine Flasche oder Batterie meßbar laden, so bedient man sich der Laneschen Maßflasche (Ausladeelektrometer, Fig. 6); ihrem Knopf a steht die von einem horizontalen Stäbchen getragene Kugel b gegenüber, deren Abstand von a durch Verschiebung des Stäbchens beliebig reguliert werden kann.

Fig. 6. Maßflasche von Lane.

Der Knopf a wird mit der äußern Belegung der zu ladenden Flasche oder Batterie, während dieselbe auf isolierender Unterlage steht, in Verbindung gesetzt; die von der äußern Belegung fortgestoßene Influenzelektrizität zweiter Art geht nun in die Lanesche Flasche und ladet dieselbe, bis die Schlagweite b a (Kugel u. Knopf) erreicht ist und eine Selbstentladung erfolgt; während die Ansammlung der Elektrizität in der zu ladenden Batterie fortschreitet, ladet und entladet sich die Maßflasche immer wieder von neuem, und die Batterie enthält schließlich die zur Sättigung der Maßflasche erforderliche Elektrizitätsmenge so vielmal, als Entladungen der letztern gezählt wurden.