Elektroskop historii, jak to działa, co służy

A elektroskop to urządzenie służące do wykrywania obecności ładunków elektrycznych w pobliskich obiektach. Wskazuje również znak ładunku elektrycznego; to znaczy, jeśli jest to ładunek negatywny lub dodatni. Ten instrument składa się z metalowego pręta zamkniętego w szklanej butelce.

Ta wędka ma dwie bardzo cienkie blachy (złota lub aluminium) połączone w dolnej części. Z kolei ta struktura jest uszczelniona pokrywą z materiału izolacyjnego, a na górnym końcu ma małą kulkę zwaną „kolektorem”.

Zbliżając się do elektrycznie naładowanego obiektu do elektroskopu, można zaobserwować dwa rodzaje reakcji za pomocą metalowych lameli znajdujących się na dolnym końcu konfiguracji: jeśli lamele są oddzielone od siebie, oznacza to, że obiekt ma taki sam ładunek elektryczny to elektroskop.

Z drugiej strony, jeśli lamele ze sobą łączą się, oznacza to, że obiekt ma ładunek elektryczny przeciwny do ładunku elektroskopu. Kluczem jest naładowanie elektroskopu ładunkiem elektrycznym o znanym znaku; w ten sposób, odrzucając, będzie można wywnioskować znak ładunku elektrycznego obiektu, do którego zbliżamy się do urządzenia.

Elektroskopy są niezmiernie przydatne do określenia, czy ciało jest naładowane elektrycznie, oprócz wskazania znaku obciążenia i jego intensywności.

Indeks

• 1 Historia
  • 1.1 Ewolucja
• 2 Jak to działa?
  • 2.1 Jak ładuje się elektrycznie?
• 3 Po co to jest??
• 4 Jak zrobić domowy elektroskop?
  • 4.1 Procedura
  • 4.2 Przetestuj swój elektroskop
• 5 referencji

Historia

Elektroskop został wymyślony przez angielskiego lekarza i fizyka Williama Gilberta, który był fizykiem angielskiej monarchii za panowania królowej Elżbiety I.

Gilbert znany jest również jako „ojciec elektromagnetyzmu i elektryczności” dzięki jego wielkiemu wkładowi w naukę w XVII wieku. Zbudował pierwszy znany elektroskop w roku 1600, aby pogłębić swoje eksperymenty na ładunkach elektrostatycznych.

Pierwszy elektroskop, zwany versorium, był urządzeniem składającym się z metalowej igły, która obracała się swobodnie na cokole.

Konfiguracja versorium była bardzo podobna do igły kompasu, ale w tym przypadku igła nie była namagnesowana. Końce igły były wizualnie odróżnione od siebie; Ponadto jeden koniec igły miał ładunek dodatni, a drugi ładunek ujemny.

Mechanizm działania versorium opierał się na ładunkach indukowanych na końcach igły za pomocą indukcji elektrostatycznej. Zatem, w zależności od końca igły, która była najbliżej następnego obiektu, reakcją tego końca byłoby wskazanie lub odepchnięcie obiektu igłą.

Gdyby obiekt miał ładunek dodatni, ujemne ładunki ruchome w metalu byłyby przyciągane do obiektu, a ujemnie naładowany koniec wskazywałby na ciało, które indukuje reakcję w versorium.

W przeciwnym razie, gdyby obiekt miał ładunek ujemny, biegun przyciągany do obiektu byłby dodatnim końcem igły.

Ewolucja

W połowie 1782 roku wybitny włoski fizyk Alessandro Volta (1745-1827) zbudował elektroskop kondensacyjny, który miał ważną czułość, aby wykryć ładunki elektryczne, których nie wykrywały elektroskopy.

Jednak największy postęp elektroskopu pochodzi z ręki niemieckiego matematyka i astronoma Johanna Gottlieba Friedricha von Bohnenbergera (1765–1831), który wynalazł złoty elektroskop.

Konfiguracja tego elektroskopu jest bardzo podobna do znanej dzisiaj struktury: urządzenie składało się ze szklanego dzwonka, który miał metalową kulę na górnym końcu.

Z kolei ta kula była połączona przewodnikiem z dwoma arkuszami bardzo cienkiego złota. „Złote bochenki” zostały oddzielone lub połączone w miarę zbliżania się naładowanego elektrostatycznie ciała.

Jak to działa?

Elektroskop jest urządzeniem służącym do wykrywania elektryczności statycznej w pobliskich obiektach, wykorzystując zjawisko oddzielania ich wewnętrznych płytek w wyniku odpychania elektrostatycznego.

Elektryczność statyczna może gromadzić się na zewnętrznej powierzchni dowolnego ciała, albo przez naturalne obciążenie, albo przez tarcie.

Elektroskop jest zaprojektowany do wykrywania obecności tego rodzaju ładunków, z powodu przeniesienia elektronów z wysoce naładowanych powierzchni na mniej naładowane elektrycznie powierzchnie. Ponadto, w zależności od reakcji lameli, może również dostarczyć wyobrażenie o wielkości ładunku elektrostatycznego otaczającego obiektu.

Kula znajdująca się w górnej części elektroskopu działa jako jednostka odbiorcza ładunku elektrycznego obiektu badania.

Dzięki zbliżeniu elektrycznie naładowanego ciała do elektroskopu, otrzyma on ten sam ładunek elektryczny z ciała; to znaczy, jeśli zbliżymy się do naładowanego elektrycznie obiektu ze znakiem dodatnim, elektroskop uzyska ten sam ładunek.

Jeśli elektroskop zostanie wcześniej naładowany znanym ładunkiem elektrycznym, wydarzy się:

- Jeśli ciało ma takie samo obciążenie, metalowe lamele znajdujące się wewnątrz elektroskopu oddzielają się od siebie, ponieważ oba będą odpychać.

- W przeciwieństwie do tego, jeśli obiekt ma przeciwny ładunek, metalowe płatki na dnie butelki pozostaną połączone ze sobą..

Lamele wewnątrz elektroskopu muszą być bardzo lekkie, aby ich ciężar był zrównoważony działaniem elektrostatycznych sił odpychających. W ten sposób, przesuwając obiekt badania z dala od elektroskopu, blaszki utracą polaryzację i powrócą do swojego naturalnego stanu (zamknięte).

Jak ładuje się elektrycznie?

Elektryczne ładowanie elektroskopu jest konieczne, aby móc określić naturę ładunku elektrycznego obiektu, do którego podejdziemy do urządzenia. Jeśli ładunek elektroskopu nie jest znany z góry, niemożliwe będzie określenie, czy obciążenie obiektu jest takie samo lub przeciwne do obciążenia.

Przed ładowaniem elektroskopu musi być w stanie neutralnym; to znaczy z równą liczbą protonów i elektronów w swoim wnętrzu. Z tego powodu zaleca się podłączenie elektroskopu do ziemi przed rozpoczęciem ładowania, aby zapewnić neutralność obciążenia urządzenia.

Wyładowanie elektroskopu można wykonać dotykając go metalowym przedmiotem, aby ten ostatni odprowadził ładunek elektryczny istniejący wewnątrz elektroskopu na ziemię..

Istnieją dwa sposoby ładowania elektroskopu przed jego testowaniem. Poniżej znajdują się najważniejsze aspekty każdego z nich.

Przez indukcję

Obejmuje ładowanie elektroskopu bez bezpośredniego kontaktu z nim; to znaczy tylko zbliżając się do obiektu, którego obciążenie jest znane sferze odbiorczej.

Przez kontakt

Dotykając sfery odbiorczej elektroskopu bezpośrednio obiektem o znanym ładunku.

Po co to jest??

Elektroskopy służą do określania, czy ciało jest naładowane elektrycznie, i rozróżniają, czy ma ładunek ujemny, czy ładunek dodatni. Obecnie elektroskopy są wykorzystywane w dziedzinie eksperymentalnej, by zilustrować ich zastosowanie do wykrywania ładunków elektrostatycznych w ciałach naładowanych elektrycznie.

Oto niektóre z najważniejszych funkcji elektroskopów:

- Wykrywanie ładunków elektrycznych w pobliskich obiektach. Jeśli elektroskop reaguje na zbliżanie się ciała, to dlatego, że jest ono naładowane elektrycznie.

- Dyskryminacja rodzaju ładunku elektrycznego, jaki mają ciała naładowane elektrycznie, podczas oceny otwierania lub zamykania metalowych płytek elektroskopu, w zależności od początkowego ładunku elektrycznego elektroskopu.

- Elektroskop jest również używany do pomiaru promieniowania środowiska w przypadku obecności materiału radioaktywnego z powodu tej samej zasady indukcji elektrostatycznej.

- To urządzenie może być również używane do pomiaru ilości jonów obecnych w powietrzu poprzez ocenę prędkości ładowania i rozładowania elektroskopu w kontrolowanym polu elektrycznym.

Obecnie elektroskopy są szeroko stosowane w praktyce laboratoryjnej w szkołach i na uniwersytetach, aby zademonstrować uczniom o różnym poziomie edukacyjnym użycie tego urządzenia jako elektrostatycznego detektora ładunku.

Jak zrobić domowy elektroskop?

Bardzo łatwo jest zrobić domowy elektroskop. Niezbędne elementy są łatwe do zdobycia, a montaż elektroskopu jest dość szybki.

Poniżej wymienione są przybory i materiały potrzebne do zbudowania domowego elektroskopu w 7 prostych krokach:

- Szklana butelka Musi być czysty i bardzo suchy.

- Korek do hermetycznego zamknięcia butelki.

- Przewód miedziany o rozmiarze 14.

- Szczypce.

- Nożycowy.

- Folia aluminiowa.

- Reguła.

- Balon.

- Tkanina wełniana.

Procedura

Krok 1

Wytnij drut miedziany, aż uzyskasz odcinek, który przekracza około 20 centymetrów długości pojemnika.

Krok 2

Zwinąć jeden koniec miedzianego drutu, tworząc rodzaj spirali. Ta część wykona funkcje sfery wykrywania ładunku elektrostatycznego.

Ten krok jest bardzo ważny, ponieważ spirala ułatwi transmisję elektronów z ciała badawczego do elektroskopu, ze względu na istnienie większej powierzchni.

Krok 3

Przecina korek miedzianą nicią. Upewnij się, że zwinięta część jest skierowana ku górze elektroskopu.

Krok 4

Zrób lekkie zgięcie w dolnym końcu miedzianego drutu w kształcie litery L.

Krok 5

Wytnij dwie aluminiowe lamele w formie trójkątów o długości około 3 centymetrów w podstawie. Ważne jest, aby oba trójkąty były identyczne.

Upewnij się, że lamele są wystarczająco małe, aby nie stykały się z wewnętrznymi ścianami butelki.

Krok 6

Zawiera mały otwór w górnym rogu każdej folii i wkłada oba kawałki aluminium w dolny koniec miedzianego drutu.

Staraj się, aby slajdy z folii aluminiowej były jak najbardziej gładkie. Jeśli trójkąty aluminiowe zbyt mocno pękają lub kurczą się, lepiej powtarzać próbki, aż uzyskasz pożądany efekt.

Krok 7

Umieść korek na górnej krawędzi butelki, bardzo ostrożnie, aby lamele aluminiowe nie pogorszyły się lub nie zgubiły wykonanego zestawu.

Niezwykle ważne jest, aby obie płytki stykały się podczas zamykania pojemnika. Jeśli tak nie jest, musisz zmodyfikować zgięcie drutu miedzianego, aż arkusze dotkną się nawzajem.

Przetestuj swój elektroskop

Aby to udowodnić, możesz zastosować pojęcia teoretyczne opisane wcześniej w całym artykule, jak opisano poniżej:

- Upewnij się, że elektroskop nie jest naładowany: w tym celu dotknij go metalowym prętem, aby wyeliminować pozostały ładunek w urządzeniu.

- Elektrycznie ładuje obiekt: pociera balon o wełnianą tkaninę, aby załadować powierzchnię balonu ładunku elektrostatycznego.

- Podejdź do obiektu naładowanego spiralą miedzianą: dzięki tej praktyce elektroskop zostanie naładowany przez indukcję, a elektrony kuli ziemskiej zostaną przeniesione do elektroskopu.

- Obserwuj reakcję metalowych lameli: trójkąty folii aluminiowej odsuwają się od siebie, ponieważ oba arkusze dzielą ładunek tego samego znaku (w tym przypadku ujemny).

Spróbuj wykonywać tego typu testy w dni suche, ponieważ wilgotność zwykle wpływa na tego typu eksperymenty domowe, ponieważ utrudnia elektronom przechodzenie z jednej powierzchni do drugiej.

Referencje

1. Castillo, V. (s.f.). Co służy elektroskopowi: historia, typy, funkcje i części. Źródło: paraquesirve.tv
2. Jak zrobić elektroskop (s.f.) Źródło: en.wikihow.com
3. Jak działa elektroskop (2017). Odzyskany z: como-funciona.co
4. Złoty elektroskop chlebowy (s.f.). Odzyskany z: museocabrerapinto.es
5. Elektroskop (2010). Źródło: radioelectronica.es
6. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Elektroskop Źródło: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, wolna encyklopedia (2016). Versorium. Źródło: en.wikipedia.org