Bottiglia di Leida
La bottiglia di Leida, Leyden jar, costituisce la forma più antica di condensatore elettrico artificiale.
L'invenzione viene attribuita all'olandese Pieter van Musschenbroek (1692-1761) nel 1746, di Leida (dalla cui città prende il nome la bottiglia).
Secondo L. Fregonese, Andreas Cunaeus (1712-1788), un avvocato di Leyda, scoprì per primo gli effetti della bottiglia elettrica; questi poi ripeté l’esperimento con Musschenbroek che lo rese pubblico.
Secondo R. Pitoni e F. Cajori la scoperta fu di E. G. von Kleist avvenuta nel 1745 a Camin in Pomerania.
Costruzione
Una antica bottiglia di Leida consiste in un contenitore di vetro (che costituisce il materiale dielettrico del condensatore) coperto da un rivestimento metallico all'interno e da un altro simile all'esterno (che può essere messo a terra). Questi due fungono da armature.
Il rivestimento metallico interno è collegato con l'esterno tramite un'asta conduttrice che termina in genere con una sfera. La capacità di una bottiglia di Leyda non raggiunge un nF!
Utilizzo
L'utilizzo principale della bottiglia di Leida è la fase di scarica della corrente accumulata dentro il condensatore. Per caricare l'apparecchio si collega lo strato conduttore esterno a terra, permettendo alle cariche di disperdersi, e lo strato interno ad un polo di una macchina elettrostatica (una macchina in grado di separare i due tipi di cariche elettriche spostando elettroni: con un loro eccesso da una parte ed altrettanto difetto dall'altra, dando luogo a grandi differenze di potenziale elettrostatico). Oppure più semplicemente si collegano entrambi i poli della macchina alle due armature. Una volta staccato il generatore si ha nella superficie interna un'eccesso di cariche e all'esterno una superficie a carica nulla, ciò porta ad una grande differenza di potenziale.
In seguito il vetro è stato sostituito con altri materiali dielettrici.
Le bottiglie di Leida sono state utilizzate in passato per diversi scopi tra cui l'elettroterapia (età vittoriana, fine del diciottesimo secolo circa), successivamente è stata utilizzata nei trasmettitori radio a spinterometro, infine all'inizio del ventesimo secolo si è evoluta nei moderni condensatori a causa della necessità di ridurre le dimensioni e contemporaneamente di aumentare la capacità sia con nuovi materiali dielettrici, sia con metodi costruttivi.
Il più semplice utilizzo didattico della bottiglia di Leida consiste nello scaricarla con l'apposito arco per provocare una notevole scintilla. Questo può essere utile per stimare approssimativamente la differenza di potenziale raggiunta per ottenere la scarica. Vi sono infatti delle apposite tabelle nelle quali la lunghezza della scintilla alla pressione atmosferica di 101,3 kPa e 25 °C di temperatura dell'aria si possono avere tali informazioni. Ad esempio: con 70 kV e un diametro dell'elettrodo di 2,5 cm si ha una lunghezza i 4,05 cm; con un diametro di 5 cm la lunghezza è di 2,68; con elettrodi a punta la lunghezza è di 8,81 cm. Si ricorda per inciso che la rigidità dielettrica dell'aria (cioè l'intensità massima del campo elettrico prima della scarica) nelle condizioni standard citate sopra è di circa 30 kV/cm.
Essendo la bottiglia di Leida il primo condensatore mai progettato era possibile collegare in serie o in parallelo più bottiglie per ottenere capacità diverse da quelle semplici.
Ricordiamo che due o più condensatori in parallelo hanno una capacità equivalente pari alla somma delle capacità dei singoli condensatori, mentre per due o più condensatori in serie il reciproco della capacità equivalente è pari alla somma dei reciproci delle capacità dei singoli condensatori. Il vantaggio di porre condensatori in parallelo, se hanno la stessa tensione di lavoro, è ottenere una maggiore capacità equivalente. Il vantaggio di porre condensatori in serie consiste nell'ottenere un aumento della tensione di lavoro a scapito della loro capacità equivalente.
Nelle macchine elettrostatiche del tipo Wimshurst vi sono due bottiglie di Leida (che possono essere anche escluse) che servono per accumulare molte più cariche ed ottenere tensioni molto elevate. Altri loro impieghi si hanno nell'elettrometro di Lane e nella prima trasmissione e ricezione sintonica, con il dispositivo di Lodge. I tre diversi usi sono visibili nelle foto sottostanti.

Immagine da https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/bottiglia-di-leyda/

Immagine da https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/elettrometro_di91/

Immagine da https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/le_syntonic122/
Sitografia
| Fonte | Descrizione |
|---|---|
| https://www.istitutomontani.edu.it | Museo virtuale Istituto Tecnico Tecnologico Montani |
| https://www.lombardiabeniculturali.it | Archivio regione Lombardia |
| Bottiglie sintoniche di Lodge | Utilizzo delle bottiglie di Leida in circuiti oscillanti |
| Elettrometro di Lane | Utilizzo della bottiglia di Leida nell'elettrometro di Lane |
| Macchina elettrostatica di Whimshurt | Utilizzo della bottiglia di Leida nella macchina di Wimshurts |
| Stazioni telegrafiche dei primi anni del 900 | Funzionamento delle prime stazioni telegrafiche |


