A elektroskop Jedná se o zařízení sloužící k detekci existence elektrických nábojů na blízkých objektech. Rovněž označuje znaménko elektrického náboje; tj. pokud se jedná o záporný nebo kladný náboj. Tento nástroj je vyroben z kovové tyče uzavřené ve skleněné láhvi..
Tato tyč má ve spodní části dva velmi tenké plechy (zlato nebo hliník). Tato konstrukce je zase utěsněna krytem z izolačního materiálu a na horním konci má malou kouli zvanou „sběratel“.
Při přiblížení k elektricky nabitému objektu k elektroskopu mohou kovové lamely na spodním konci konfigurace sledovat dva typy reakcí: pokud jsou lamely od sebe odděleny, znamená to, že objekt má stejný elektrický náboj jako elektroskop.
Na druhou stranu, pokud se lamely spojí, je to indikativní, že objekt má elektrický náboj naproti náboji elektroskopu. Klíčem je nabití elektroskopu elektrickým nábojem známého znaménka; vyřazením tedy bude možné odvodit známku elektrického náboje objektu, který přivedeme do zařízení.
Elektroskopy jsou nesmírně užitečné pro určení, zda je těleso elektricky nabité, a také jako vodítko pro označení náboje a jeho intenzity..
Rejstřík článků
Elektroskop vynalezl anglický lékař a fyzik William Gilbert, který sloužil jako fyzik anglické monarchie za vlády královny Alžběty I..
Gilbert je také známý jako „otec elektromagnetismu a elektřiny“ díky svým velkým přínosům pro vědu během sedmnáctého století. Postavil první známý elektroskop v roce 1600, aby prohloubil své experimenty s elektrostatickými náboji.
První elektroskop, nazývaný versorium, bylo zařízení skládající se z kovové jehly, která se volně otáčela na podstavci.
Konfigurace versoria byla velmi podobná konfiguraci jehly kompasu, ale v tomto případě nebyla jehla magnetizována. Konce jehly byly od sebe vizuálně odlišeny; Kromě toho byl jeden konec jehly kladně nabitý a druhý záporně nabitý.
Mechanismus působení versoria byl založen na nábojích indukovaných na koncích jehly elektrostatickou indukcí. V závislosti na konci jehly, který byl nejblíže sousednímu předmětu, by tedy reakcí tohoto konce bylo nasměrovat nebo odpudit předmět jehlou..
Pokud by byl předmět kladně nabitý, negativní pohybující se náboje na kovu by byly přitahovány směrem k předmětu a záporně nabitý konec by směřoval k tělu vyvolávajícímu reakci ve versoriu..
Jinak, pokud by předmět měl záporný náboj, pól přitahovaný k předmětu by byl kladný konec jehly..
V polovině roku 1782 postavil významný italský fyzik Alessandro Volta (1745-1827) kondenzační elektroskop, který měl důležitou citlivost pro detekci elektrických nábojů, které tehdejší elektroskopy nezjistily..
Největší pokrok elektroskopu však přinesla ruka německého matematika a astronoma Johanna Gottlieba Friedricha von Bohnenbergera (1765-1831), který vynalezl elektroskop se zlatou fólií..
Konfigurace tohoto elektroskopu je velmi podobná struktuře, která je dnes známá: zařízení se skládalo ze skleněného zvonu, který měl na horním konci kovovou kouli.
Tato koule byla zase spojena vodičem se dvěma velmi tenkými plátky zlata. „Zlaté bochníky“ se oddělily nebo se spojily, když se přiblížilo elektrostaticky nabité tělo.
Elektroskop je zařízení, které se používá k detekci statické elektřiny v blízkých objektech a využívá fenomén oddělení jejich vnitřních lamel v důsledku elektrostatického odpuzování..
Statickou elektřinu lze akumulovat na vnějším povrchu jakéhokoli těla, a to buď přirozeným nábojem, nebo třením..
Elektroskop je navržen tak, aby detekoval přítomnost těchto typů nábojů v důsledku přenosu elektronů z vysoce nabitých povrchů na méně elektricky nabité povrchy. Navíc, v závislosti na reakci lamel, by také mohl poskytnout představu o velikosti elektrostatického náboje sousedního objektu..
Koule umístěná v horní části elektroskopu funguje jako přijímací entita elektrického náboje studovaného objektu..
Přivedením elektricky nabitého těla blíže k elektroskopu získá stejný elektrický náboj jako tělo; to znamená, že pokud se přiblížíme k elektricky nabitému objektu s kladným znaménkem, získá elektroskop stejný náboj.
Pokud je elektroskop předem nabitý známým elektrickým nábojem, dojde k následujícímu:
- Pokud má tělo stejný náboj, kovové lamely uvnitř elektroskopu se od sebe oddělí, protože se budou navzájem odpuzovat.
- Naproti tomu, pokud má předmět opačný náboj, kovové lamely ve spodní části láhve zůstanou navzájem spojené..
Lamely uvnitř elektroskopu musí být velmi lehké, aby byla jejich hmotnost vyvážena působením elektrostatických odpudivých sil. Když se tedy předmět studia vzdálí od elektroskopu, lamely ztratí polarizaci a vrátí se do svého přirozeného stavu (uzavřeno).
Skutečnost elektrického nabíjení elektroskopu je nezbytná, aby bylo možné určit povahu elektrického náboje objektu, ke kterému se budeme blížit. Pokud není náboj elektroskopu předem znám, nebude možné určit, zda je náboj objektu stejný nebo opačný k uvedenému náboji..
Před nabíjením musí být elektroskop v neutrálním stavu; tj. se stejným počtem protonů a elektronů uvnitř. Z tohoto důvodu se doporučuje před nabíjením připojit elektroskop k zemi, aby byla zajištěna neutralita náboje zařízení..
Elektroskop lze vybít dotykem kovového předmětu, takže ten odvádí elektrický náboj uvnitř elektroskopu na zem..
Existují dva způsoby, jak nabít elektroskop před jeho testováním. Nejdůležitější aspekty každého z nich jsou podrobně popsány níže..
Jde o nabíjení elektroskopu bez navázání přímého kontaktu s ním; tj. pouze přiblížením k objektu, jehož náboj je známý přijímající sféře.
Přímým dotykem přijímací koule elektroskopu s objektem se známým nábojem.
Elektroskopy se používají k určení, zda je těleso elektricky nabité, a k rozlišení, zda je záporně nebo kladně nabité. V současné době se v experimentální oblasti používají elektroskopy, jejichž příkladem je detekce elektrostatických nábojů v elektricky nabitých tělesech..
Mezi nejvýznamnější funkce elektroskopů patří:
- Detekce elektrických nábojů na okolních objektech. Pokud elektroskop reaguje na přiblížení těla, je to proto, že je elektricky nabité.
- Rozlišování typu elektrického náboje u elektricky nabitých těles při hodnocení otevření nebo zavření kovových lamel elektroskopu, v závislosti na počátečním elektrickém náboji elektroskopu.
- Elektroskop se také používá k měření záření z prostředí v případě, že je kolem radioaktivní materiál, kvůli stejnému principu elektrostatické indukce.
- Toto zařízení lze také použít k měření množství iontů přítomných ve vzduchu vyhodnocením rychlosti nabíjení a vybíjení elektroskopu v řízeném elektrickém poli..
Dnes jsou elektroskopy široce používány v laboratorních postupech na školách a univerzitách, aby demonstrovaly studentům různých úrovní vzdělání použití tohoto zařízení jako detektoru elektrostatického náboje..
Je velmi snadné vyrobit domácí elektroskop. Potřebné prvky lze snadno získat a montáž elektroskopu je poměrně rychlá.
Níže jsou uvedeny potřeby a materiály potřebné k sestavení domácího elektroskopu v 7 snadných krocích:
- Skleněná láhev. Musí být čistý a velmi suchý.
- Korek pro hermetické uzavření láhve.
- Jeden měděný drát o rozměru 14.
- Kleště.
- Nůžky.
- Fólie.
- Pravidlo.
- Balón.
- Vlněná tkanina.
Odřízněte měděný drát, dokud nezískáte část, která je přibližně o 20 centimetrů delší než délka nádoby..
Jeden konec měděného drátu stočte a vytvořte tak spirálu. Tato část bude fungovat jako sféra detekující elektrostatický náboj..
Tento krok je velmi důležitý, protože spirála z důvodu existence většího povrchu usnadní přenos elektronů ze studovaného tělesa do elektroskopu..
Pomocí měděného drátu projděte zátkou. Ujistěte se, že kudrnatá část směřuje k horní části elektroskopu.
Na spodním konci měděného drátu se mírně ohněte ve tvaru písmene L..
Dvě hliníkové fólie nakrájejte na trojúhelníky dlouhé přibližně 3 centimetry. Je důležité, aby oba trojúhelníky byly identické.
Ujistěte se, že lamely jsou dostatečně malé, aby se nedostaly do styku s vnitřními stěnami lahve..
Do horního rohu každé fólie vložte malý otvor a vložte oba kusy hliníku do spodního konce měděného drátu..
Snažte se udržovat fóliové listy co nejhladší. Pokud se hliníkové trojúhelníky příliš zlomí nebo pomačkají, je lepší vzorky opakovat, dokud nedosáhnete požadovaného efektu..
Umístěte korek na horní okraj lahve velmi opatrně, aby se hliníkové fólie nezhoršily nebo nedošlo ke ztrátě vyrobené sestavy..
Při utěsnění nádoby je nesmírně důležité, aby byly obě lamely v kontaktu. Pokud tomu tak není, budete muset upravit ohyb měděného drátu, dokud se plechy navzájem nedotknou..
Chcete-li to dokázat, můžete použít teoretické pojmy dříve popsané v celém článku, jak je podrobně uvedeno níže:
- Ujistěte se, že elektroskop není nabitý: dotkněte se ho kovovou tyčí, abyste odstranili zbývající náboj v zařízení.
- Elektrické nabití předmětu: otřete balónek o vlněnou látku, abyste nabili povrch balónu elektrostatickým nábojem.
- Přibližte nabitý objekt blíže k měděné spirále: při této praxi bude elektroskop nabitý indukcí a elektrony z planety budou přeneseny do elektroskopu.
- Sledujte reakci kovových desek: trojúhelníky z hliníkové fólie se budou od sebe vzdalovat, protože obě desky sdílejí náboj stejného znaménka (v tomto případě záporné).
Pokuste se provést tento typ testu v suchých dnech, protože vlhkost má tendenci ovlivňovat tento typ domácího experimentování, protože ztěžuje elektronům přechod z jednoho povrchu na druhý..
Zatím žádné komentáře