Elektroskopas: istorija, kaip tai veikia, ką ji veikia

Elektroskopas yra prietaisas, naudojamas aptikti netoliese esančių objektų elektros krūvį. Taip pat nurodomas elektros krūvio ženklas; tai yra, jei jis yra neigiamas arba teigiamas mokestis. Šį instrumentą sudaro metalo strypas, uždarytas stiklo butelyje.

Šis strypas turi du labai plonus metalinius lakštus (aukso arba aliuminio), prijungtus prie apatinės dalies. Savo ruožtu ši struktūra yra sandariai uždengta izoliacinės medžiagos dangčiu, o viršutiniame gale yra maža sfera, vadinama „kolektoriumi“.

Elektroskopui artinant prie elektriniu būdu įkrautų objektų, dviejų tipų reakcijas gali matyti metalo plokštės, kurios yra apatinėje konfigūracijos dalyje: jei plokštės yra atskirtos viena nuo kitos, tai reiškia, kad objektas turi tą patį elektros krūvį nei elektroskopas.

Kita vertus, jei plokštelės susilieja, galima teigti, kad objektas turi elektrinį krūvį, priešingą elektroskopo krūviui. Svarbiausia yra įkrauti elektroskopą su žinomu ženklu elektriniu krūviu; taigi, išmetant, bus įmanoma nustatyti objekto, į kurį mes priartėjome prie prietaiso, elektrinio krūvio ženklą.

Elektroskopai yra labai naudingi norint nustatyti, ar korpusas yra įkrautas elektra, be to, pateikiami duomenys apie apkrovos ženklą ir jo intensyvumą.

Istorija

Elektroskopą išrado anglų gydytojas ir fizikas William Gilbert, kuris karalienės Elžbietos I karaliumi tarnavo kaip anglų monarchijos fizikas.

Gilbertas taip pat žinomas kaip „elektromagnetizmo ir elektros tėvas“ dėl savo didelio indėlio į mokslą XVII a. 1600 metais jis pastatė pirmąjį žinomą elektroskopą, siekdamas gilinti savo elektrostatinių krūvių eksperimentus.

Pirmasis elektroskopas, vadinamas versorium, buvo įtaisas, sudarytas iš metalinės adatos, kuri laisvai sukasi ant pjedestalo.

Versoriumo konfigūracija buvo labai panaši į kompaso adatą, tačiau šiuo atveju adata nebuvo magnetuota. Adatos galai buvo vizualiai atskirti vienas nuo kito; Be to, vienas adatos galas turėjo teigiamą krūvį, o kitas turėjo neigiamą krūvį.

Versoriumo veikimo mechanizmas buvo pagrįstas įkrovomis, sukeltomis adatos galuose, naudojant elektrostatinę indukciją. Taigi, priklausomai nuo adatos galo, kuris buvo arčiausiai aplinkinio objekto, šio tikslo reakcija būtų nukreipti arba atstatyti objektą adata.

Jei objektas turėjo teigiamą krūvį, į objektą būtų traukiami neigiami judantys įkrovimai metale, o neigiamo krūvio galas nukreiptų į kūną, kuris sukelia reakciją versoriume.

Priešingu atveju, jei objektas turėjo neigiamą krūvį, į objektą pritrauktas polius būtų teigiamas adatos galas.

Evoliucija

1782 m. Viduryje išskirtinis italų fizikas Alessandro Volta (1745-1827) pastatė kondensacijos elektroskopą, kuris turėjo didelį jautrumą elektrinių krūvių aptikimui, kad elektroskopai to neatpažino.

Tačiau didžiausią elektroskopo pažangą atnešė vokiečių matematikas ir astronomas Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), kuris išrado aukso lakšto elektroskopą.

Šio elektroskopo konfigūracija labai panaši į šiandien žinomą struktūrą: įrenginys sudarytas iš stiklo varpelio, kurio viršutiniame gale buvo metalinis rutulys.

Savo ruožtu ši sfera buvo prijungta per laidininką į du labai plono aukso lapus. "Auksinės duonos", atskirtos arba sujungtos kaip elektrostatiškai įkrautas kūnas, artėjo prie.

Kaip tai veikia?

Elektroskopas yra prietaisas, naudojamas aptikti statinį elektrą netoliese esančiuose objektuose, pasinaudojant jų vidinių lamelių atskyrimo dėl elektrostatinio atbaidymo reiškiniu.

Statinė elektros energija gali būti kaupiama ant bet kokio kūno išorinio paviršiaus, natūralios apkrovos arba trina.

Elektroskopas yra skirtas aptikti tokio tipo įkrovų buvimą, nes elektronai perkeliami iš labai įkrautų paviršių į mažiau elektrai įkrautus paviršius. Be to, priklausomai nuo lamelių reakcijos, jis taip pat galėtų suteikti supratimą apie aplinkinio objekto elektrostatinio krūvio mastą.

Sfera, esanti viršutinėje elektroskopo dalyje, veikia kaip tyrimo objekto elektros įkrovos priimančioji įmonė.

Atnešdamas elektriniu būdu įkrautą kūną arčiau elektroskopo, jis įgis tą patį elektros krūvį iš kūno; tai yra, jei mes atnešime elektriniu būdu įkrautą objektą teigiamu ženklu, elektroskopas įgyja tą patį mokestį.

Jei elektroskopas anksčiau įkrautas žinomu elektros krūviu, įvyksta:

- Jei kėbulas turi tą pačią apkrovą, elektroskopo viduje esančios metalinės plokštės bus atskirtos viena nuo kitos, nes abi bus atstumiamos.

- Priešingai, jei objektas turi priešingą įkrovą, metaliniai dribsniai butelio apačioje lieka sujungti.

Elektroskopo viduje esančios plokštelės turi būti labai lengvos, kad jų svorį subalansuotų elektrostatinės atbaidymo jėgos. Taigi, perkeldami tyrimo objektą nuo elektroskopo, lamelės praranda poliarizaciją ir grįš į natūralią būseną (uždarytą).

Kaip tai įkraunama elektra?

Elektroskopo įkrovimo elektriniu būdu faktas yra būtinas, kad būtų galima nustatyti objekto elektros įkrovos pobūdį, prie kurio priartėsime prie prietaiso. Jei elektroskopo įkrovimas iš anksto nežinomas, neįmanoma nustatyti, ar objekto apkrova yra lygi ar priešinga apkrovai.

Prieš įkraunant elektroskopą, jis turi būti neutralioje būsenoje; tai yra, su tuo pačiu skaičiumi protonų ir elektronų savo interjere. Dėl šios priežasties, prieš atliekant įkrovimą, siūloma elektroskopą prijungti prie žemės, kad būtų užtikrintas prietaiso apkrovos neutralumas.

Elektroskopo išleidimą galima atlikti palietus jį metaliniu daiktu, kad pastarasis iškrautų elektros krūvį, esantį elektroskopo viduje.

Prieš bandant jį galima įkrauti du būdus. Žemiau pateikiami svarbiausi kiekvieno iš jų aspektai.

Indukcija

Tai apima elektroskopo įkrovimą nenustatant tiesioginio kontakto su juo; tai yra, tik artėja prie objekto, kurio įkrova yra žinoma priimančiajai sferai.

Pagal kontaktą

Elektroskopo priėmimo sferą tiesiogiai liečiant su žinomu įkrovimu.

Kas tai yra?

Elektroskopai naudojami norint nustatyti, ar kūnas yra įkrautas elektriniu būdu, ir atskirti, ar jis turi neigiamą krūvį, ar teigiamą krūvį. Šiuo metu elektrotechniniai bandymai naudojami eksperimentiniame lauke, siekiant, kad jų panaudojimas būtų elektrostatinių krūvių aptikimas elektra įkrautuose korpusuose.

Kai kurios svarbiausios elektroskopų funkcijos yra šios:

- Elektros krūvių aptikimas netoliese esančiuose objektuose. Jei elektroskopas reaguoja į kūno požiūrį, tai yra todėl, kad pastaroji yra įkrauta elektra.

- Elektrinio krūvio elektrinio įkrovimo tipo diskriminacija, vertinant elektroskopo metalinių plokščių atidarymą ar uždarymą, priklausomai nuo pradinio elektros krūvio įkrovimo.

- Elektroskopas taip pat naudojamas aplinkos radiacinei spinduliuotei matuoti tuo atveju, kai aplink tą patį elektrostatinės indukcijos principą yra radioaktyviųjų medžiagų.

- Šis prietaisas taip pat gali būti naudojamas ore esančių jonų kiekiui matuoti, įvertinant elektroskopo įkrovimo ir iškrovimo greitį kontroliuojamame elektros lauke.

Šiandien elektroskopai yra plačiai naudojami mokyklų ir universitetų laboratorijose, skirtingų švietimo lygių studentams parodyti, kad šis prietaisas naudojamas kaip elektrostatinio krūvio detektorius.

Kaip padaryti namo elektroskopą?

Labai paprasta padaryti naminį elektroskopą. Būtini elementai yra lengvai įgyjami ir elektroskopo surinkimas yra gana greitas.

Žemiau pateikiami indai ir medžiagos, reikalingos namuose pagamintam elektroskopui statyti per 7 paprastus veiksmus:

- Stiklinis butelis. Jis turi būti švarus ir labai sausas.

- kamštis, skirtas hermetiškai uždaryti butelį.

- Vario viela, turinti 14 gabaritų.

- replės.

- Žirklinis.

- Aliuminio folija.

- taisyklė.

- Balionas.

- Vilnos audinys.

Procedūra

1 veiksmas

Iškirpkite vario vielą, kol gausite maždaug 20 centimetrų ilgio konteinerio ilgį.

2 veiksmas

Lenkite vieną vario vielos galą, sukurdami spiralę. Ši dalis atliks elektrostatinio krūvio jutimo sferos funkcijas.

Šis žingsnis yra labai svarbus, nes spiralė palengvins elektronų perdavimą iš studijų kūno į elektroskopą dėl didesnio paviršiaus ploto.

3 žingsnis

Jis kerta kamštį su vario siūlais. Įsitikinkite, kad susukta dalis yra link elektroskopo viršaus.

4 žingsnis

Padarykite nedidelį kreivumą vario vielos apatinėje dalyje, L formos.

5 veiksmas

Iškirpkite dvi aliuminio plokšteles trikampių forma maždaug 3 cm pagrindu. Svarbu, kad abu trikampiai būtų vienodi.

Įsitikinkite, kad lamelės yra pakankamai mažos, kad nepatektų į vidines butelio sienas.

6 veiksmas

Jame yra maža skylė viršutiniame kiekvienos folijos kampe ir įdedamas abu aliuminio gabalai į apatinį varinės vielos galą.

Stenkitės, kad aliuminio folija būtų kuo sklandžesnė. Jei aliuminio trikampiai per daug sudaužyti arba raukšlėti, geriau pakartoti mėginius, kol pasieksite norimą efektą.

7 žingsnis

Įdėkite kamštį ant viršutinio buteliuko krašto, labai atsargiai, kad aliuminio plokštelės nesugestų arba netektų atlikti surinkimo.

Labai svarbu, kad sandarinant indą abi plokštelės būtų liečiamos. Jei taip nėra, pakeiskite varinės vielos lenkimą, kol lakštai paliečia vienas kitą.

Patikrinkite savo elektroskopą

Norėdami tai įrodyti, galite taikyti teorines sąvokas, anksčiau aprašytas šiame straipsnyje, kaip nurodyta toliau:

- Įsitikinkite, kad nėra įkrautas elektroskopas: tai palieskite metaliniu strypu, kad pašalintumėte likusį įkrovą įrenginyje.

- Elektros apkrovos objektas: trina oro balioną prie vilnos audinio, kad galėtumėte įkrauti elektrostatinio krūvio baliono paviršių.

- Priartėkite prie vario spiralės pakrauto objekto: su šia praktika elektroskopas bus įkrautas indukcijos būdu, o pasaulio elektronai bus perkelti į elektroskopą.

- Atkreipkite dėmesį į metalinių folijų reakciją: aliuminio folijos trikampiai judės vienas nuo kito, nes abi folijos turi tą patį ženklą (šiuo atveju neigiamas).

Pabandykite atlikti tokio tipo bandymus sausomis dienomis, nes drėgmė paprastai paveikia šio tipo namų eksperimentus, nes dėl to elektronams sunku pereiti iš vieno paviršiaus į kitą.