ЕЛЕКТРОСКОП: ІСТОРІЯ, ЯК ВІН ПРАЦЮЄ, ДЛЯ ЧОГО ВІН ПОТРІБЕН - ДУДИ - 2025

Електроскоп являє собою пристрій , що використовується для визначення наявності електричних зарядів на прилеглих об'єктах. Він також вказує на знак електричного заряду; тобто якщо це негативний чи позитивний заряд. Цей інструмент складається з металевого стрижня, скріпленого всередині скляної пляшки.

Цей стрижень має два дуже тонкі металеві листи (золото або алюміній), з'єднані в нижній частині. У свою чергу ця конструкція запечатана кришкою, виконаною з ізоляційного матеріалу, а у верхньому кінці вона має невелику сферу, що називається «колектор».

Під час наближення електрично зарядженого об'єкта до електроскопа можна виявити два типи реакцій металевих ламелей, знайдених у нижньому кінці конфігурації: якщо ламелі відокремлені одна від одної, це означає, що об’єкт має однаковий електричний заряд ніж електроскоп.

З іншого боку, якщо ламелі зібралися разом, це свідчить про те, що на об'єкті є електричний заряд, протилежний заряду електроскопа. Ключ - зарядити електроскоп електричним зарядом відомого знаку; таким чином, відкинувши це, можна буде вивести знак електричного заряду предмета, який ми підводимо до пристрою.

Електроскопи надзвичайно корисні для визначення того, чи є тіло електрично зарядженим, а також дають підказки про знак заряду та інтенсивність заряду.

Історія

Електроскоп був винайдений англійським лікарем і фізиком Вільямом Гілбертом, який служив фізиком для англійської монархії під час правління королеви Єлизавети I.

Гілберт також відомий як "батько електромагнетизму та електрики" завдяки великому внеску в науку протягом 17 століття. Перший відомий електроскоп він побудував у 1600 році, щоб поглибити свої експерименти з електростатичними зарядами.

Перший електроскоп, званий версорієм, був приладом, виготовленим з металевої голки, який вільно обертався на п’єдесталі.

Конфігурація версорію була дуже схожа на конфігураційну голку, але в цьому випадку голка не намагнічувалася. Кінці голки візуально відрізнялися один від одного; Крім того, один кінець голки був позитивно заряджений, а другий - негативно зарядженим.

Механізм дії версорію базувався на зарядах, індукованих на кінцях голки, за допомогою електростатичної індукції. Таким чином, залежно від кінця голки, який був найближчим до сусіднього об'єкта, реакцією цього кінця було б вказувати або відштовхувати предмет голкою.

Якщо об'єкт був позитивно заряджений, негативні рухомі заряди на металі притягнулися б до об'єкта, а негативно заряджений кінець би вказував на тіло, що викликало реакцію у версорії.

В іншому випадку, якщо об'єкт був заряджений негативно, то полюс, притягнутий до предмета, був би позитивним кінцем голки.

Еволюція

У середині 1782 р. Видатний італійський фізик Алессандро Вольта (1745-1827) побудував конденсаційний електроскоп, який мав важливу чутливість до виявлення електричних зарядів, які електроскопи того часу не виявляли.

Однак найбільший прогрес електроскопа відбувся від руки німецького математика та астронома Йоганна Готліба Фрідріха фон Боненбергера (1765-1831), який винайшов електроскоп із золотої фольги.

Конфігурація цього електроскопа дуже схожа на відому сьогодні структуру: пристрій складався зі скляного дзвоника, який мав металеву сферу вгорі.

У свою чергу ця сфера була з'єднана через провідник до двох дуже тонких золотих аркушів. "Золоті хліби" відокремлювались або з'єднувались один з одним, коли наближалось електростатично заряджене тіло.

Як це працює?

Електроскоп - це пристрій, що використовується для виявлення статичної електрики в сусідніх об'єктах, використовуючи явище відділення їх внутрішніх ламелей за рахунок електростатичного відштовхування.

Статична електрика може накопичуватися на зовнішній поверхні будь-якого тіла, як природним зарядом, так і розтиранням.

Електроскоп призначений для виявлення наявності цих типів зарядів за рахунок перенесення електронів із сильно заряджених поверхонь на менш електрично заряджені поверхні. Крім того, залежно від реакції ламелей вона також може дати уявлення про величину електростатичного заряду навколишнього об'єкта.

Сфера, розташована у верхній частині електроскопа, функціонує як приймаюче утворення для електричного заряду об’єкта дослідження.

Наблизивши електрично заряджене тіло до електроскопа, воно придбає той самий електричний заряд, що і тіло; тобто якщо ми підійдемо до електрично зарядженого об'єкта з позитивним знаком, електроскоп придбає той самий заряд.

Якщо електроскоп попередньо заряджається відомим електричним зарядом, станеться наступне:

- Якщо тіло має однаковий заряд, металеві ламелі всередині електроскопа будуть відділятися одна від одної, оскільки обидві будуть відштовхуватися один від одного.

- На відміну від цього, якщо предмет має протилежний заряд, металеві ламелі на дні пляшки залишаться прикріпленими один до одного.

Ламелі всередині електроскопа повинні бути дуже легкими, щоб їх вага збалансований під дією електростатичних відштовхуючих сил. Таким чином, перемістивши об’єкт дослідження подалі від електроскопа, ламелі втратять свою поляризацію і повернуться до свого природного стану (замкнуті).

Як електрично заряджається?

Факт зарядження електроскопа електричним способом необхідний, щоб можна було визначити природу електричного заряду об’єкта, який ми наблизимо до пристрою. Якщо заряд на електроскопі не буде відомий заздалегідь, неможливо буде визначити, рівний заряд на об’єкті або протилежний цьому заряду.

Перед тим, як зарядити електроскоп, він повинен бути у нейтральному стані; тобто з однаковою кількістю протонів і електронів всередині. З цієї причини пропонується підключити електроскоп до заземлення перед зарядкою, щоб забезпечити нейтральність заряду пристрою.

Електроскоп можна розрядити, доторкнувшись до металевого предмета, щоб останній злив електричний заряд всередині електроскопа до землі.

Є два способи зарядити електроскоп перед його тестуванням. Найбільш релевантні аспекти кожного з них детально описані нижче.

Індуктивно

Йдеться про зарядку електроскопа без встановлення прямого контакту з ним; тобто лише наближаючись до об'єкта, заряд якого відомий приймаючій сфері.

За контактом

Дотикуючи сферу прийому електроскопа безпосередньо до об'єкта з відомим зарядом.

Для чого це?

Електроскопи використовуються для визначення того, чи є тіло електрично зарядженим, та для розрізнення того, чи має він негативний чи позитивний заряд. В даний час електроскопи використовуються в експериментальній області, щоб прикладом їх використання виявити електростатичні заряди в електрично заряджених тілах.

Одні з найпомітніших функцій електроскопів:

- Виявлення електричних зарядів на сусідніх об'єктах. Якщо електроскоп реагує на наближення тіла, то це тому, що останній електрично заряджений.

- Дискримінація типу електричного заряду, яким володіють електрично заряджені тіла, при оцінці відкриття або закриття металевих ламелей електроскопа в залежності від початкового електричного заряду електроскопа.

- Електроскоп також використовується для вимірювання випромінювання з навколишнього середовища, якщо навколо нього є радіоактивний матеріал, завдяки тому ж принципу електростатичної індукції.

- Цей пристрій також можна використовувати для вимірювання кількості іонів, які присутні у повітрі, шляхом оцінки заряду та швидкості розряду електроскопа в межах керованого електричного поля.

Сьогодні електроскопи широко використовуються в лабораторній практиці в школах та університетах, щоб продемонструвати студентам різних освітніх рівнів використання цього пристрою як електростатичного детектора заряду.

Як зробити саморобний електроскоп?

Зробити саморобний електроскоп дуже просто. Необхідні елементи легко здобуваються, а складання електроскопа відбувається досить швидко.

Нижче перераховано посуд та матеріали, необхідні для побудови саморобного електроскопа в 7 простих кроків:

- Скляна пляшка. Він повинен бути чистим і дуже сухим.

- Пробка, щоб герметично закрити пляшку.

- Мідний дріт 14 калібру.

- Плоскогубці.

- Ножиці.

- Фольга.

- Правило.

- Повітряна куля.

- Вовняна тканина.

Процес

Крок 1

Наріжте мідний дріт, поки не отримаєте секцію, яка приблизно на 20 сантиметрів довша довжини ємності.

Крок 2

Закрутіть один кінець мідного дроту, роблячи своєрідну спіраль. Ця частина буде виконувати роль сфери виявлення електростатичного заряду.

Цей крок дуже важливий, оскільки спіраль сприятиме передачі електронів від досліджуваного тіла до електроскопа, завдяки існуванню більшої площі поверхні.

Крок 3

Пройдіть через пробку мідним дротом. Переконайтеся, що фігурна частина знаходиться у верхній частині електроскопа.

Крок 4

Зробіть невеликий вигин у нижньому кінці мідного дроту, у формі L.

Крок 5

Розріжте дві алюмінієві фольги на трикутники завдовжки приблизно 3 сантиметри. Важливо, щоб обидва трикутника були однаковими.

Переконайтесь, що ламелі досить маленькі, щоб не контактувати з внутрішніми стінками пляшки.

Крок 6

Вмістіть невеликий отвір у верхньому куті кожної фольги і вставте обидва шматки алюмінію в нижній кінець мідного дроту.

Намагайтеся, щоб аркуші фольги були максимально гладкими. Якщо алюмінієві трикутники занадто сильно зламаються або зморщуються, найкраще повторювати зразки, поки не буде отриманий бажаний ефект.

Крок 7

Покладіть пробку на верхній край пляшки, дуже обережно, щоб алюмінієві фольги не псувалися або не було зроблено складання.

Надзвичайно важливо, щоб обидві ламелі контактували при герметизації контейнера. Якщо це не так, то вам доведеться змінювати вигин мідного дроту, поки листи не торкаються один одного.

Перевірте свій електроскоп

Щоб довести це, ви можете застосувати теоретичні поняття, описані раніше в статті, як це детально описано нижче:

- Переконайтесь, що електроскоп не заряджений: для цього торкніться його металевим стрижнем, щоб викорінити залишки заряду на пристрої.

- Електричний заряд предмета: натирайте повітряну кулю проти вовняної тканини, щоб зарядити поверхню повітряної кулі електростатичним зарядом.

- Піднесіть заряджений предмет ближче до мідної спіралі: при цій практиці електроскоп буде заряджатися індукцією, а електрони з земної кулі будуть передані в електроскоп.

- Спостерігайте за реакцією металевих пластин: трикутники алюмінієвої фольги будуть віддалятися один від одного, оскільки обидві пластини поділяють заряд однакового знаку (в цьому випадку негативний).

Спробуйте провести цей тип випробувань у сухі дні, оскільки вологість, як правило, впливає на цей тип домашніх експериментів, оскільки ускладнює проходження електронів з однієї поверхні на іншу.

Список літератури

1. Кастільо, В. (sf). Що таке електроскоп: історія, типи, функції та частини. Відновлено з: paraquesirve.tv
2. Як скласти електроскоп (й). Відновлено з: es.wikihow.com
3. Як працює електроскоп (2017). Відновлено з: como-funciona.co
4. Електроскоп із золотого листя (другий). Відновлено з: museocabrerapinto.es
5. Електроскоп (2010). Відновлено з: radioelectronica.es
6. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Електроскоп. Відновлено з: es.wikipedia.org
7. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2016). Версорій. Відновлено з: en.wikipedia.org