Chai Leiden (Lây-đen) là dạng sơ khai nhất của tụ điện. Cái chai cho phép chất lỏng điện tạo ra bởi một máy phát tĩnh điện được tích góp và dự trữ để dùng trong tương lai.
Những cái chai leiden đầu tiên được chế tạo ra một cách độc lập vào năm 1745 bởi Ewald Georg von Kleist ở Đức và Pieter van Musschenbroek ở Leiden, cách Amsterdam chừng 35 km về hướng tây nam. Bức tranh khắc gỗ bên dưới cho thấy nỗ lực của van Musschenbroek nhằm làm nhiễm điện nước chứa trong một bình thủy tinh.
Điện tích tạo ra bởi sự ma sát của đôi tay trên quả cầu thủy tinh đang quay tròn được lấy ra khỏi bề mặt của quả cầu thủy tinh bằng một dây xích treo và chuyển tới que kim loại treo trong nước tạo nên cái tụ ở phía trong. Andreas Cuneus, một người khách đến thăm phòng thí nghiệm của van Musschenbroek vừa dùng tay kia của mình chạm vào cái tụ phía trong, khiến ông bị sốc một chút.
Điện dung của các chai Leiden buổi đầu thể hiện bởi sức chứa chất lỏng của chai trên đó những lớp tráng giấy thiếc bên trong và bên ngoài được dán lại. Đây là ảnh chai Leiden chụp tại Bảo tàng Hoàng gia Scotland ở Edinburgh vào năm 1978, nó là một mẫu cỡ nhiều gallon.
Một cách khác tạo ra những chai Leiden dung lượng rất lớn là nối một số tụ điện song song nhau. Việc nối lại này làm cho cái chai tương đương có diện tích lá kim loại bằng tổng diện tích lá kim loại của từng chai. Ngày nay, chúng ta nói rằng điện dung của các tụ điện ghép song song nhau thì cộng gộp lại.
Mẩu ví dụ này là tại trường Đại học Yale. Các chai có khả năng chứa một quart (lít của Anh), vì thế tạo thành một chai một gallon.
Bộ ghép chín chai nối song song này nằm trong bộ sưu tập của trường Đại học Transylvania ở Lexington, Kentucky.
Khi một tụ điện lớn cỡ này bị ngắn mạch, bạn sẽ nghe một âm thanh lớn do tia lửa phóng trong không khí. Người ta nói âm thanh trên giống với sự phóng điện của pin. Tên gọi “pin” dùng để chỉ một bộ sưu tập tụ điện, và sau đó là một bộ sưu tập tế bào điện hóa.
Bộ sưu tập chưa ghi tên này gồm bốn chai Leiden cỡ quart nằm trong bộ sưu tập tại trường Kenyon College ở Ohio. Cái hộp chứa chúng được nối với lá thiếc, do đó nối các tụ điện bên ngoài lại với nhau.
Tôi đã sử dụng một dung kế để đo C cho một trong những cái chai này, và thu được giá trị khoảng 1200 pF. Con số này khá khớp với tính toán tụ phẳng tương đương với điện môi thủy tinh. Khi tích đến 1000 V, dụng cụ này sẽ dự trữ khoảng 0,06 J năng lượng.
Bộ chai Leiden này thuộc Bộ sưu tập Thiết bị Vật lí Cổ điển Garland tại trường Đại học Vanderbilt.
Các chai cao khoảng 24 cm, và cách điện với đất qua những que thủy tinh. Bộ chân ở phía dưới dùng để ghép bộ tụ thành nối tiếp (để cho tia lửa dài) và song song (để cho tia lửa dày).
Đây rất có khả năng là một thiết bị của Pháp, vì ngài hiệu trưởng Garland đã mua khá nhiều thiết bị tốt của Pháp để mang về trường Đại học Vanderbilt mới lập vào khoảng năm 1875.
Cặp chai Leiden chưa đặt tên này nằm tại trường Đại học Denison ở Granville, Ohio. Chúng do sinh viên chế tạo vào khoảng năm 1890 – 1910 là một phần của bài tập thực hành thí nghiệm của họ.
Các điện cực ở đây là chi tiết thú vị. Vì một cực chỉ thẳng, một điện cực có dạng cầu, nên tôi đoán có lẽ chúng được dùng để nghiên cứu sự phóng điện trong không khí.
Đây là Chai Đơn vị Lane trong bộ sưu tập thiết bị của trường Đại học Vermont. Nó được dùng để đo những lượng bằng nhau của chất lỏng điện dẫn từ một máy phát tĩnh điện đến một pin Leiden lớn.
Hai điện cực được nối với chất dẫn điện chính của máy phát tĩnh điện và pin Leiden. Khi điện tích trên chai đơn vị tạo ra một hiệu điện thế nhất định giữa các núm của khe tia lửa điện, thì có tia lửa phóng qua và điện năng được mang đến pin. Tổng lượng điện tích được đo bằng cách đếm số tia lửa điện. Khe tia lửa điện được điều khiển bằng một dụng cụ đo vi lượng ở phía trên bên trái.
Thiết bị trên chưa có tên, nhưng nó gần như giống hệt với chai đơn vị của Lane trình bày trong catalogue của hãng Max Kohl of Chemnitz với giá bán 30 mark (khoảng 7 USD).
Đây là Chai Kim cương trong bộ sưu tập thiết bị của trường Đại học Case Western Reserve ở Cleveland, Ohio. Lớp tráng bên ngoài không liên tục cho lắm, và khi cái chai tích điện, tia lửa điện có thể phóng qua giữa các điểm nhọn trên lá thiếc.
Theo Canyon College
