ELEKTROSKOP: HISTÓRIA, AKO TO FUNGUJE, NA ČO SLÚŽI - DUDAS - 2026

Electroscope je zariadenie slúžiace na detekciu existencie elektrických nábojov na blízke objekty. Označuje tiež znak elektrického náboja; to znamená, ak ide o záporný alebo kladný náboj. Tento prístroj je vyrobený z kovovej tyče uzavretej v sklenenej fľaši.

Táto tyč má v spodnej časti spojené dva veľmi tenké plechy (zlato alebo hliník). Na druhej strane je táto konštrukcia utesnená krytom z izolačného materiálu a na hornom konci má malú guľu nazývanú „kolektor“.

Pri priblížení sa k elektricky nabitému predmetu k elektroskopu môžu kovové lamely na spodnom konci konfigurácie zaznamenať dva typy reakcií: ak sú lamely od seba navzájom oddelené, znamená to, že objekt má rovnaký elektrický náboj ako elektroskop.

Na druhej strane, ak sa lamely spoja, znamená to, že predmet má elektrický náboj oproti náboju elektroskopu. Kľúčom je nabitie elektroskopu elektrickým nábojom známej značky; tak, zahodením, bude možné odvodiť znamenie elektrického náboja predmetu, ktorý prinesieme do zariadenia.

Elektroskopy sú veľmi užitočné pri určovaní, či je telo elektricky nabité, ako aj pri podávaní náznakov náboja a intenzity náboja.

histórie

Elektroskop bol vynájdený anglickým lekárom a fyzikom Williamom Gilbertom, ktorý slúžil ako fyzik pre anglickú monarchiu za vlády kráľovnej Alžbety I.

Gilbert je známy aj ako „otec elektromagnetizmu a elektriny“ vďaka svojim veľkým prínosom pre vedu počas 17. storočia. Prvý známy elektroskop postavil v roku 1600, aby prehlboval svoje experimenty na elektrostatických nábojoch.

Prvým elektroskopom, ktorý sa nazýval versorium, bolo zariadenie vyrobené z kovovej ihly, ktorá sa voľne otáčala na podstavci.

Usporiadanie versoria bolo veľmi podobné konfigurácii kompasovej ihly, ale v tomto prípade ihla nemagnetizovala. Konce ihly boli od seba vizuálne rozlíšené; Ďalej bol jeden koniec ihly kladne nabitý a druhý záporne nabitý.

Mechanizmus účinku versoria bol založený na nábojoch indukovaných na koncoch ihly prostredníctvom elektrostatickej indukcie. Takže v závislosti od konca ihly, ktorý bol najbližšie k susednému objektu, reakciou tohto konca by bolo zamerať alebo odpudiť predmet ihlou.

Keby bol predmet kladne nabitý, záporné pohyblivé náboje na kovi by boli priťahované smerom k objektu a záporne nabitý koniec by smeroval k telu, čo by vyvolalo reakciu v inverziu.

Inak, ak by bol objekt záporne nabitý, pólom priťahovaným k objektu by bol pozitívny koniec ihly.

vývoj

V polovici roku 1782 postavil významný taliansky fyzik Alessandro Volta (1745 - 1827) kondenzačný elektroskop, ktorý mal dôležitú citlivosť na detekciu elektrických nábojov, ktoré vtedajšie elektroskopy nezistili.

Najväčší pokrok elektroskopu však prišiel z rúk nemeckého matematika a astronóma Johanna Gottlieba Friedricha von Bohnenbergera (1765 - 1831), ktorý vynaliezol zlatú fóliu.

Usporiadanie tohto elektroskopu je veľmi podobné štruktúre, ktorá je známa dnes: zariadenie sa skladalo zo skleneného zvonu, ktorý mal na vrchu kovovú guľu.

Na druhej strane bola táto guľa spojená vodičom s dvoma veľmi tenkými listami zlata. „Zlaté bochníky“ sa od seba oddelili alebo sa spojili, keď sa priblížilo elektrostaticky nabité telo.

Ako to funguje?

Elektroskop je zariadenie, ktoré sa používa na detekciu statickej elektriny v blízkych objektoch, pričom využíva jav oddelenia ich vnútorných lamiel v dôsledku elektrostatického odpudzovania.

Statická elektrina sa môže akumulovať na vonkajšom povrchu akéhokoľvek tela, buď prirodzeným nábojom, alebo trením.

Elektroskop je určený na detekciu prítomnosti týchto typov nábojov v dôsledku prenosu elektrónov z vysoko nabitých povrchov na menej elektricky nabité povrchy. Ďalej, v závislosti od reakcie lamiel, by to tiež mohlo poskytnúť predstavu o veľkosti elektrostatického náboja okolitého objektu.

Guľa umiestnená v hornej časti elektroskopu funguje ako prijímajúca entita pre elektrický náboj študovaného objektu.

Priblížením elektricky nabitého telesa bližšie k elektroskopu získa ten istý elektrický náboj ako telo; to znamená, že ak sa priblížime k elektricky nabitému objektu s kladným znamienkom, elektroskop získa rovnaký náboj.

Ak je elektroskop nabitý známym elektrickým nábojom, stane sa toto:

- Ak má telo rovnaké nabitie, kovové lamely vo vnútri elektroskopu sa od seba navzájom oddelia, pretože sa navzájom odpudzujú.

- Naproti tomu, ak má predmet opačný náboj, kovové platne na dne fľaše zostanú navzájom spojené.

Lamely vo vnútri elektroskopu musia byť veľmi ľahké, aby ich hmotnosť bola vyvážená pôsobením elektrostatických odporových síl. Posunutím študovaného predmetu smerom od elektroskopu teda lamely stratia svoju polarizáciu a vrátia sa do svojho prirodzeného stavu (zatvorené).

Ako je elektricky nabitý?

Skutočnosť, že sa elektroskop nabíja elektricky, je nevyhnutná na to, aby bolo možné určiť povahu elektrického náboja objektu, ku ktorému sa priblížime. Ak nie je náboj na elektroskope vopred známy, nebude možné určiť, či sa náboj na objekte rovná alebo je na rozdiel od tohto náboja.

Pred nabíjaním musí byť elektroskop v neutrálnom stave; to znamená s rovnakým počtom protónov a elektrónov vo vnútri. Z tohto dôvodu sa navrhuje, aby ste pred dobíjaním pripojili elektroskop k zemi, aby ste zabezpečili neutralitu nabíjania zariadenia.

Elektroskop môže byť vybitý tak, že sa dotknete kovového predmetu, takže tento vypustí elektrický náboj vnútri elektroskopu na zem.

Existujú dva spôsoby, ako nabiť elektroskop pred jeho testovaním. Najdôležitejšie aspekty každého z nich sú uvedené nižšie.

indukčne

Ide o nabíjanie elektroskopu bez toho, aby sa s ním nadviazal priamy kontakt; to znamená iba priblíženie sa k objektu, ktorého náboj je známy prijímajúcej sfére.

Kontaktom

Dotykom prijímacej gule elektroskopu priamo na objekt so známym nábojom.

Načo to je?

Elektroskopy sa používajú na určenie, či je telo elektricky nabité, a na rozlíšenie, či má záporný alebo kladný náboj. V súčasnosti sa v experimentálnej oblasti používajú elektroskopy, ktoré pomocou príkladov dokazujú detekciu elektrostatických nábojov v elektricky nabitých telesách.

Niektoré z najvýznamnejších funkcií elektroskopov sú nasledujúce:

- Detekcia elektrického náboja na blízkych objektoch. Ak elektroskop reaguje na priblíženie tela, je to preto, že telo je elektricky nabité.

- Diskriminácia typu elektrického náboja elektricky nabitých telies pri hodnotení otvárania alebo zatvárania kovových lamiel elektroskopu v závislosti od počiatočného elektrického náboja elektroskopu.

- Elektroskop sa tiež používa na meranie žiarenia z okolia v prípade, že sa v okolí nachádza rádioaktívny materiál, a to z dôvodu rovnakého princípu elektrostatickej indukcie.

- Toto zariadenie sa dá použiť aj na meranie množstva iónov prítomných vo vzduchu vyhodnotením rýchlosti nabíjania a vybíjania elektroskopu v kontrolovanom elektrickom poli.

V súčasnosti sa v laboratóriách na školách a univerzitách široko používajú elektroskopy, ktoré demonštrujú študentom rôznych vzdelávacích úrovní využitie tohto zariadenia ako detektora elektrostatického náboja.

Ako vyrobiť domáci elektroskop?

Vytvorenie domáceho elektroskopu je veľmi ľahké. Potrebné prvky sa dajú ľahko získať a montáž elektroskopu je pomerne rýchla.

Nižšie sú uvedené potreby a materiály potrebné na zostavenie domáceho elektroskopu v 7 jednoduchých krokoch:

- Sklenená fľaša. Musí byť čistý a veľmi suchý.

- Korok na hermetické utesnenie fľaše.

- Medený drôt s priemerom 14 mm.

- Kliešte.

- Nožnice.

- Fólie.

- Pravidlo.

- Balón.

- Vlnená látka.

proces

Krok 1

Medený drôt odrežte, až kým nedosiahnete časť, ktorá je približne o 20 centimetrov dlhšia ako je dĺžka nádoby.

Krok 2

Zvlňte jeden koniec medeného drôtu a vytvorte druh špirály. Táto časť bude pôsobiť ako guľa na detekciu elektrostatického náboja.

Tento krok je veľmi dôležitý, pretože špirála uľahčí prenos elektrónov zo študijného telesa na elektroskop kvôli existencii väčšej povrchovej plochy.

Krok 3

Prejdite cez korok medeným drôtom. Uistite sa, že kučeravá časť je smerom k vrchu elektroskopu.

Krok 4

Na spodnom konci medeného drôtu urobte mierny ohyb v tvare L.

Krok 5

Rozrežte dve hliníkové fólie na trojuholníky dlhé približne 3 centimetre. Je dôležité, aby boli oba trojuholníky totožné.

Uistite sa, že lamely sú dostatočne malé, aby neprišli do styku s vnútornými stenami fľaše.

Krok 6

Do horného rohu každej fólie vložte malý otvor a obidve kusy hliníka vložte do dolného konca medeného drôtu.

Pokúste sa fólie udržiavať čo najhladšie. Ak sa hliníkové trojuholníky príliš zlomia alebo zvrásnia, je najlepšie vzorky zopakovať, až kým sa nedosiahne požadovaný účinok.

Krok 7

Korok položte na horný okraj fľaše veľmi opatrne, aby sa hliníkové fólie nezhoršovali alebo aby sa stratila zostava.

Je mimoriadne dôležité, aby boli obe lamely pri tesnení nádoby v kontakte. Ak to tak nie je, budete musieť upraviť ohyb medeného drôtu, až kým sa plechy nedotýkajú.

Otestujte si svoj elektroskop

Aby ste to dokázali, môžete použiť teoretické pojmy, ktoré boli predtým opísané v tomto článku, ako je podrobne uvedené nižšie:

- Uistite sa, že elektroskop nie je nabitý: ak to chcete urobiť, dotknite sa ho kovovou tyčou, aby ste odstránili zvyšný náboj na zariadení.

- Elektricky nabite predmet: vtierajte balónik o vlnenú handričku, aby ste nabili povrch balóna elektrostatickým nábojom.

- Priblížte nabitý objekt bližšie k medenej špirále: pri tomto postupe sa elektroskop nabije indukciou a elektróny z zemegule sa prenesú do elektroskopu.

- Sledujte reakciu kovových dosiek: trojuholníky z hliníkovej fólie sa od seba vzdialia, pretože obe platne zdieľajú poplatok za rovnaké znamenie (v tomto prípade záporné).

Pokúste sa vykonať tento typ testu v suchých dňoch, pretože vlhkosť má tendenciu ovplyvňovať tento typ domácich experimentov, pretože sťažuje elektrónom prechod z jedného povrchu na druhý.

Referencie

1. Castillo, V. (sf). Na čo slúži elektroskop: História, typy, funkcie a súčasti. Získané z: paraquesirve.tv
2. Ako vyrobiť elektroskop (nd). Obnovené z: es.wikihow.com
3. Ako funguje elektroskop (2017). Získané z: como-funciona.co
4. Elektroskop so zlatými listami (nd). Získané z: museocabrerapinto.es
5. The Electroscope (2010). Získané z: radioelectronica.es
6. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Electroscope. Obnovené z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2016). Versorium. Obnovené z: en.wikipedia.org