라이덴 병
라이덴 병은 18세기에 만들어진 정전기를 저장하기 위한 도구(축전기)입니다. 라이덴 병은 유리 재질로서, 병 안쪽과 바깥에 각각 금속박이 둘러싸고 있습니다.
두 금속 박막은 서로 닿을 듯 가까이 배치되나, 실제로는 유리에 의해 서로 떨어져 있습니다. 따라서 한쪽 박막의 전하는 다른 쪽으로 건너뛰지 못합니다. 라이덴 병이 충전될 때는 두 금속박이 서로 다른 전하로 대전됩니다.
라이덴 병이 담을 수 있는 전하량은 생각보다 작습니다. 예를 들어, 내부 용량이 500mL 정도인 라이덴 병의 충전 용량은 약 \(1nF\) (\(1 \times 10^{-9} F\)) 정도입니다. 현재는 같은 축전기를 쌀알 크기로 만들 수 있습니다.
전하의 저장(충전)
라이덴 병의 안쪽 박막은 쇠사슬과 같이 전류가 흐를 수 있는 재질을 통해 중앙의 단자와 연결되어 있습니다. 이 단자를 통해 양전하(또는 음전하)가 흘러 들어가면 안쪽 금속박이 대전됩니다.
라이덴 병의 바깥은 접지되어 있기 때문에, 정전기 유도 현상에 의해 안쪽 금속박과 서로 다른 전하로 대전됩니다.
라이덴 병이 대전되면 서로 다른 극성을 띠는 전하들 사이에 인력(잡아당기는 힘)이 작용하여 계속해서 대전된 상태로 있으려고 합니다.
저장된 전하의 소멸(방전)
라이덴 병의 단자와 바깥 금속박이 전기회로를 통해 연결되면 대전된 전하가 흐를 수 있게 됩니다. 충전되었던 전하는 전위차(또는 전압)에 의해 전기회로를 따라 흐릅니다. 방전될 때 전하가 가지고 있던 에너지는 여러가지 방법으로 방출됩니다. 예를 들어, 구름에서 번개가 치기도 하고, 건조한 날 금속을 만지려고 할 때 손가락 끝에서 스파크가 발생하기도 합니다.
