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DIY莱顿瓶(利用银镜反应)

时间:2017-07-07 21:00来源:本站 作者:haodiy 点击:
关于莱顿瓶: 莱顿瓶是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,棒的上端是一个金属球,这就构成以瓶子玻璃为电介质的电容器。它最初

DIY莱顿瓶(利用银镜反应)

 关于莱顿瓶:
    莱顿瓶是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,棒的上端是一个金属球,这就构成以瓶子玻璃为电介质的电容器。它最初是由莱顿大学的马森布罗克在1746年发明了的,所以叫做莱顿瓶。当时发明它的目的是为了贮存电荷,相当于现在我们所说的电容器。在发明之初,欧洲很多学者利用莱顿瓶做了大量实验和游戏,曾轰动了整个欧洲。
    比较著名一次是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演,诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演,他让七百名修道士手拉手排成一行,队伍全长达900英尺(约275米)。然后,诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶,让排尾的握瓶的引线,一瞬间,七百名修道士,因受电击几乎同时跳起来,在场的人无不为之目瞪口呆,诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力。使人们第一次体会到电的威力。还有美国杰出的政治家科学家本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin,1706—1790)在1752年6月的一个雷雨天做了著名的“费城实验”,把天电引入到莱顿瓶收集起来。并通过研究首次证实摩擦所产生的电和天空的闪电是同样的。富兰克林还通过莱顿瓶实验发现了正电和负电及电荷守恒定律。可见莱顿瓶在电学发展的初期起到了非常重要的作用。

所需器材
         2%硝酸银溶液;10%氢氧化钠溶液;10%葡萄糖溶液;8%氨水溶液;小口磨砂玻璃瓶一个(我们所选的瓶容积为500ml,也可以选用较大的瓶子);量程为100℃温度计一支;500W的电炉一个;水浴锅一个;石棉网一块;开水适量。

第一步:制作银氨溶液
        
在烧杯中放入硝酸银溶液500ml,为了使银镜反应效果比较好,可在硝酸银溶液中加入1滴10%氢氧化钠溶液作为催化剂(由梁万兴发现的方法),当加入氢氧化钠溶液时可以看到沉淀产生。然后用滴管将氨水滴入硝酸银溶液一直滴到沉淀完全溶解,再加一滴使之稍微过量,这时烧杯中的液体透明略显银白色。这样银氨溶液配制工作就完成了。

第三步:银镜反应过程

将开水加入水浴锅中,将水浴锅坐在电炉上加热,为了使锅受热均匀,可在电炉上覆盖一块石棉网。将上面配制好的银氨溶液倒入500ml小口磨砂玻璃中,然后将10%葡萄糖10~15ml倒入盛有银氨溶液的磨砂玻璃瓶中,然后将瓶放入盛有开水的水浴锅中进行水浴加热。由于瓶中配制的银氨溶液温度比较低,锅里的开水很快降到60℃左右,这种温度银镜反应是不能发生的,这时要不停地给水加热,用温度计测量当水温达到85℃~90℃时可停止加热,保持10~20分钟即可,此时银镜反应即告结束。此时可以看到瓶子内壁被镀上一层银。然后把瓶里的液体倒出,不要用水冲洗,直接在电炉上烘干即可。由于瓶子内壁上的银很薄,电阻很大,用万用表测量表针不动,此时还不能用来做莱顿瓶,需重复上面的过程。一般经过三到四次银镜反应,可使瓶内壁所镀的银比较厚(注意每次反应后都不要清洗瓶子,以免冲掉内壁附着的银,直接把反应后的废液倒出,烘干即可),电阻就非常小了,这样通过银镜反应使瓶子内壁镀银的工作就算完成了。


第四步:制作莱顿瓶

用铝箔胶带(宽约6.5cm)绕在已镀过三次银的玻璃瓶外壁上,在玻璃瓶的内部放一些铝箔碎片。玻璃瓶内壁的银箔充当莱顿瓶的一个极,外壁上的铝箔充当莱顿瓶的另一个极。将一带金属细杆的金属球通过玻璃瓶的胶塞与瓶内铝箔碎片接触, 并塞紧胶塞(如图1),这样莱顿瓶就制作完毕了。这种莱顿瓶由于是玻璃介质,玻璃又较厚,绝缘性能比较好,可以作为高压电容,即使高压充电也难以击穿。用起电机给其带电,可以做一些演示实验。另外这种电容器比一般的在瓶子中装水做成的水质莱顿瓶更便于携带。这种制作也可以交给同学们自己来做,作为培养学生动手能力一种活动,丰富物理和化学知识。

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