ELEKTROSKOP: ZGODOVINA, KAKO DELUJE, ČEMU SLUŽI - DUDE - 2026

Elektroskop je naprava uporablja za odkrivanje obstoja električnega naboja na bližnjih objektih. Označuje tudi znak električnega naboja; torej če gre za negativni ali pozitivni naboj. Ta instrument je sestavljen iz kovinske palice v steklenici.

Ta palica ima v svojem spodnjem delu dve zelo tanki kovinski pločevini (zlato ali aluminij). Ta struktura je po drugi strani zatesnjena s pokrovom iz izolacijskega materiala, na zgornjem koncu pa ima majhno kroglo, imenovano "kolektor".

Ko se električnemu naboju približamo na elektroskop, lahko kovinske lamele na spodnjem koncu konfiguracije opazimo dve vrsti reakcij: če se lamele ločijo med seboj, to pomeni, da ima predmet enak električni naboj kot elektroskop.

Če se lamele združijo, je indikativno, da ima predmet električni naboj, ki je nasproten naboju elektroskopa. Ključno je, da napolnimo elektroskop z električnim nabojem znanega znaka; tako bo z zavržkom mogoče sklepati na znak električnega naboja predmeta, ki ga pripeljemo v napravo.

Elektroskopi so izredno koristni pri ugotavljanju, ali je telo električno napolnjeno, prav tako pa dajejo namige o znaku naboja in intenzivnosti naboja.

Zgodovina

Elektroskop je izumil angleški zdravnik in fizik William Gilbert, ki je v času kraljice Elizabete I. kot fizik služil angleški monarhiji.

Gilbert je znan tudi kot "oče elektromagnetizma in elektrike" zahvaljujoč velikim prispevkom k znanosti v 17. stoletju. Prvi znani elektroskop je zgradil leta 1600, da bi poglobil svoje poskuse na elektrostatičnih nabojih.

Prvi elektroskop, ki se imenuje versorium, je bila naprava, sestavljena iz kovinske igle, ki se je prosto vrtela na podstavku.

Konfiguracija verzoruma je bila zelo podobna konfiguraciji igle za kompas, vendar v tem primeru igla ni bila magnetizirana. Konci igle so se vizualno razlikovali drug od drugega; Poleg tega je bil en konec igle pozitivno nabit, drugi pa negativno napolnjen.

Mehanizem delovanja vertorija je temeljil na nabojih, ki so nastali na koncih igle, z elektrostatično indukcijo. Tako bi glede na konec igle, ki je bil najbližje sosednjem predmetu, reakcija tega konca bila, da predmet z iglo usmerimo ali zavrnemo.

Če bi bil predmet pozitivno nabit, bi negativni premikajoči se naboji na kovini pritegnili proti predmetu, negativno nabiti konec pa bi usmeril proti telesu, ki sproži reakcijo v vertorumu.

V nasprotnem primeru, če bi bil predmet negativno nabit, bi bil položek igle, ki ga privlači, pozitiven konec.

Evolucija

Sredi leta 1782 je ugledni italijanski fizik Alessandro Volta (1745-1827) zgradil kondenzacijski elektroskop, ki je imel pomembno občutljivost za zaznavanje električnih nabojev, ki jih takratni elektroskopi niso zaznali.

Vendar je največji napredek elektroskopa prišel izpod rok nemškega matematika in astronoma Johanna Gottlieba Friedricha von Bohnenbergerja (1765-1831), ki je izumil elektroskop iz zlate folije.

Konfiguracija tega elektroskopa je zelo podobna strukturi, ki je znana danes: naprava je bila sestavljena iz steklenega zvona, ki je imel na vrhu kovinsko kroglo.

Ta krogla je bila po prevodu povezana z dvema zelo tankima zlatoma. "Zlati hlebci" so se ločili ali združili, ko se je približalo elektrostatično napolnjeno telo.

Kako deluje?

Elektroskop je naprava, ki se uporablja za zaznavanje statične elektrike v bližnjih objektih, pri čemer se uporablja pojav ločevanja njihovih notranjih lamel zaradi elektrostatskega odganjanja.

Statična elektrika se lahko nabira na zunanji površini katerega koli telesa, bodisi z naravnim nabojem bodisi z drgnjenjem.

Elektroskop je zasnovan tako, da zazna prisotnost teh vrst nabojev zaradi prenosa elektronov z visoko nabitih površin na manj električno nabitih površin. Poleg tega bi lahko glede na reakcijo lamel ustvaril tudi predstavo o obsegu elektrostatičnega naboja okoliškega predmeta.

Krogla, ki se nahaja v zgornjem delu elektroskopa, deluje kot sprejemna enota za električni naboj predmeta preučevanja.

Ko električno napolnjeno telo približamo elektroskopu, bo pridobilo enak električni naboj kot telo; torej, če se približamo električno napolnjenemu predmetu s pozitivnim predznakom, bo elektroskop pridobil enak naboj.

Če je elektroskop napolnjen z znanim električnim nabojem, se bo zgodilo naslednje:

- Če ima telo enak naboj, se bodo kovinske lamele v elektroskopu ločile med seboj, saj se bosta oba odbijala.

- Če pa ima predmet nasproten naboj, bodo kovinske lamele na dnu plastenke ostale pritrjene druga na drugo.

Lamele v elektroskopu morajo biti zelo lahke, tako da se njihova teža uravnoteži z delovanjem elektrostatičnih odbojnih sil. Tako lamele izgubijo svojo polarizacijo s premikanjem predmeta proučevanja stran od elektroskopa in se vrnejo v naravno stanje (zaprto).

Kako se električno polni?

Dejstvo, da električno polnimo elektroskop, je potrebno, da lahko ugotovimo naravo električnega naboja predmeta, ki se bomo približali napravi. Če naboj na elektroskopu ni vnaprej znan, bo nemogoče ugotoviti, ali je naboj na objektu enak ali naproten temu naboju.

Pred polnjenjem elektroskopa mora biti v nevtralnem stanju; torej z enakim številom protonov in elektronov v notranjosti. Zaradi tega je pred polnjenjem predlagano, da elektroskop priključite na ozemljitev, da zagotovite nevtralnost napolnjenosti naprave.

Elektroskop se lahko izprazni tako, da se ga dotakne kovinskega predmeta, tako da slednji odvede električni naboj znotraj elektroskopa na tla.

Preden ga preizkusite, lahko napolnite elektroskop. Najpomembnejši vidiki vsakega od teh so podrobno opisani spodaj.

Induktivno

Gre za polnjenje elektroskopa brez vzpostavitve neposrednega stika z njim; torej samo približati se objektu, katerega naboj je znan sprejemni sferi.

Po kontaktu

Z dotikom sprejemne sfere elektroskopa neposredno s predmetom z znanim nabojem.

Za kaj gre?

Elektroskopi se uporabljajo za ugotavljanje, ali je telo električno napolnjeno, in za razlikovanje, ali ima negativni ali pozitivni naboj. Trenutno se v eksperimentalnem polju uporabljajo elektroskopi, ki z njihovo uporabo ponazarjajo zaznavanje elektrostatičnih nabojev v telesih z električnim nabojem.

Nekatere najvidnejše funkcije elektroskopov so naslednje:

- Zaznavanje električnih nabojev na bližnjih objektih. Če se elektroskop odzove na pristop telesa, je to zato, ker je slednji električno napolnjen.

- Diskriminacija vrste električnega naboja, ki ga imajo električno napolnjena telesa, pri ocenjevanju odpiranja ali zapiranja kovinskih lamel elektroskopa, odvisno od začetnega električnega naboja elektroskopa.

- Elektroskop se uporablja tudi za merjenje sevanja okolja, če je okoli njega radioaktivni material, zaradi istega principa elektrostatične indukcije.

- Ta naprava se lahko uporablja tudi za merjenje količine ionov, ki so prisotni v zraku, z vrednotenjem hitrosti naboja in praznjenja elektroskopa znotraj nadzorovanega električnega polja.

Danes se elektroskopi pogosto uporabljajo v laboratorijskih praksah v šolah in univerzah, da bi študentom različnih izobraževalnih stopenj dokazali uporabo te naprave kot elektrostatičnega detektorja naboja.

Kako narediti domač elektroskop?

Zelo enostavno je izdelati domač elektroroskop. Potrebni elementi se zlahka pridobijo in montaža elektroskopa je precej hitra.

Spodaj so navedeni pripomočki in materiali, potrebni za izdelavo domačega elektroskopa v 7 preprostih korakih:

- Steklena steklenica. Biti mora čist in zelo suh.

- plutovinico za hermetično zapiranje steklenice.

- 14 bakrena žica bakra.

- Klešče.

- Škarje.

- Folija.

- Pravilo.

- Balon.

- Volnena krpa.

Proces

Korak 1

Odrežite bakreno žico, dokler ne dobite odseka, ki je približno 20 centimetrov daljši od dolžine posode.

2. korak

Zavijte en konec bakrene žice in naredite nekakšno spiralo. Ta del bo deloval kot sfera zaznavanja elektrostatičnega naboja.

Ta korak je zelo pomemben, saj bo spirala zaradi obstoja večje površine olajšala prenos elektronov iz preučevalnega telesa v elektroskop.

3. korak

Pojdite skozi pluto z bakreno žico. Prepričajte se, da je zvit del proti vrhu elektroskopa.

4. korak

Na spodnjem koncu bakrene žice naredite rahel ovitek v obliki L.

5. korak

Obe aluminijasti foliji narežite na trikotnike, dolge približno 3 centimetre. Pomembno je, da sta oba trikotnika enaka.

Prepričajte se, da so lamele dovolj majhne, ​​da ne pridejo v stik z notranjimi stenami steklenice.

6. korak

V zgornjem kotu vsake folije vključite majhno luknjo in vstavite oba kosa aluminija v spodnji konec bakrene žice.

Poskusite, da so listi folije čim bolj gladki. Če se aluminijasti trikotniki preveč zlomijo ali nagubajo, je najbolje, da vzorce ponavljate, dokler ne dobite želenega učinka.

7. korak

Na zgornji rob steklenice postavite pluto zelo previdno, da se aluminijaste folije ne pokvarijo ali se izgubi sestav.

Izjemno pomembno je, da sta obe lameli med tesnjenjem posode v stiku. Če temu ni tako, boste morali spremeniti upogib bakrene žice, dokler se listi ne dotikajo drug drugega.

Preizkusite svoj elektroskop

Če želite to dokazati, lahko uporabite teoretične pojme, ki so bile predhodno opisane v članku, podrobno spodaj:

- Pazite, da se elektroskop ne napolni: če želite to narediti, se ga dotaknite s kovinsko palico, da odstranite preostali naboj na napravi.

- Električni naboj predmeta: balon drgnite ob volneno krpo, da napolnite površino balona z elektrostatičnim nabojem.

- Nabito zadevo približajte bakreni spirali: s to vajo se bo elektroskop napolnil z indukcijo, elektroni z globusa pa se bodo prenesli v elektroskop.

- Opazujte reakcijo kovinskih plošč: trikotniki aluminijaste folije se bodo odmaknili drug od drugega, saj imata obe plošči naboj istega znaka (v tem primeru negativno).

Poskusite izvesti tovrstni test v suhih dneh, saj vlaga običajno vpliva na tovrstno preizkušanje doma, ker otežuje prehod elektronov z ene površine na drugo.

Reference

1. Castillo, V. (sf). Za kaj je elektroskop: zgodovina, vrste, delovanje in deli. Pridobljeno: paraquesirve.tv
2. Kako narediti elektroskop (nd). Pridobljeno: es.wikihow.com
3. Kako deluje elektroskop (2017). Pridobljeno iz: como-funciona.co
4. Elektroskop iz zlatih listov (drugi). Pridobljeno: museocabrerapinto.es
5. Elektroskop (2010). Pridobljeno: radioelectronica.es
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektroskop. Pridobljeno: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2016). Versorium. Pridobljeno: en.wikipedia.org