EN elektroskop Det er en enhed, der bruges til at detektere eksistensen af elektriske ladninger på genstande i nærheden. Det angiver også tegnet på den elektriske ladning; det vil sige, hvis det er en negativ eller positiv ladning. Dette instrument består af en metalstang begrænset i en glasflaske..
Denne stang har to meget tynde metalplader (guld eller aluminium) forbundet i den nederste del. Til gengæld er denne struktur forseglet med et låg af isolerende materiale, og i den øvre ende har den en lille kugle kaldet en "samler".
Når man nærmer sig et elektrisk ladet objekt til et elektroskop, kan man se to typer reaktioner af metallamellerne i den nederste ende af konfigurationen: Hvis lamellerne er adskilt fra hinanden, betyder det, at objektet har den samme elektriske ladning, som elektroskop.
På den anden side, hvis lamellerne kommer sammen, er det tegn på, at objektet har en elektrisk ladning modsat ladningen af elektroskopet. Nøglen er at oplade elektroskopet med en elektrisk ladning med kendt tegn; ved at kassere det vil det være muligt at udlede tegnet på objektets elektriske ladning, som vi bringer til enheden.
Elektroskoper er yderst nyttige til at bestemme, om et legeme er elektrisk ladet, samt give spor om ladningstegnet og dets intensitet..
Artikelindeks
Elektroskopet blev opfundet af den engelske læge og fysiker William Gilbert, der tjente som fysiker for det engelske monarki under dronning Elizabeth I..
Gilbert er også kendt som "far til elektromagnetisme og elektricitet" takket være hans store bidrag til videnskaben i det syttende århundrede. Han byggede det første kendte elektroskop i 1600 for at uddybe sine eksperimenter med elektrostatiske ladninger.
Det første elektroskop, kaldet versorium, var en enhed bestående af en metalnål, der roterede frit på en piedestal.
Konfigurationen af versorium var meget lig en kompasnål, men i dette tilfælde blev nålen ikke magnetiseret. Enderne af nålen blev visuelt differentieret fra hinanden; Desuden var den ene ende af nålen positivt ladet, og den anden var negativt ladet.
Versoriums virkningsmekanisme var baseret på de ladninger, der blev induceret i nålens ender gennem elektrostatisk induktion. Afhængig af enden af nålen, der var tættest på det nærliggende objekt, ville reaktionen af denne ende således være at pege eller frastøde objektet med nålen..
Hvis objektet var positivt ladet, ville de negative bevægelsesladninger på metallet blive tiltrukket mod objektet, og den negativt ladede ende ville pege mod kroppen, der inducerede reaktionen i versorium..
Ellers, hvis objektet havde en negativ ladning, ville polen tiltrukket af objektet være den positive ende af nålen..
I midten af 1782 byggede den fremtrædende italienske fysiker Alessandro Volta (1745-1827) kondenselektroskopet, som havde en vigtig følsomhed til at detektere elektriske ladninger, som datidens elektroskoper ikke registrerede..
Imidlertid kom det største fremskridt fra elektroskopet fra den tyske matematiker og astronom Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), der opfandt guldfolie-elektroskopet..
Konfigurationen af dette elektroskop ligner meget den struktur, der er kendt i dag: enheden bestod af en glasklokke, der havde en metallisk kugle i den øvre ende.
Til gengæld blev denne kugle forbundet gennem en leder til to meget tynde ark af guld. De "gyldne brød" adskilt eller forbandt hinanden, når en elektrostatisk ladet krop nærmede sig.
Et elektroskop er en enhed, der bruges til at detektere statisk elektricitet i nærliggende genstande, der bruger fænomenet adskillelse af deres indre lameller på grund af elektrostatisk frastødning..
Statisk elektricitet kan akkumuleres på den ydre overflade af ethvert legeme, enten ved naturlig ladning eller ved gnidning..
Elektroskopet er designet til at detektere tilstedeværelsen af disse typer af ladninger på grund af overførsel af elektroner fra stærkt ladede overflader til mindre elektrisk ladede overflader. Derudover, afhængigt af lamellernes reaktion, kunne det også give en idé om størrelsen af den elektrostatiske ladning af det nærliggende objekt..
Kuglen placeret i den øverste del af elektroskopet fungerer som en modtagende enhed af den elektriske ladning af genstanden for undersøgelsen..
Ved at bringe et elektrisk ladet legeme tættere på elektroskopet, opnår det samme elektriske ladning som kroppen; det vil sige, hvis vi nærmer os et elektrisk ladet objekt med et positivt tegn, får elektroskopet den samme ladning.
Hvis elektroskopet er foropladet med en kendt elektrisk ladning, sker følgende:
- Hvis kroppen har samme ladning, vil metallamellerne inde i elektroskopet adskille sig fra hinanden, da begge vil afvise hinanden.
- I modsætning hertil, hvis genstanden har en modsat ladning, forbliver metallamellerne i bunden af flasken fastgjort til hinanden..
Lamellerne inde i elektroskopet skal være meget lette, så deres vægt afbalanceres af virkningen af elektrostatiske frastødningskræfter. Når objektet til undersøgelsen flyttes væk fra elektroskopet, vil lamellerne således miste deres polarisering og vende tilbage til deres naturlige tilstand (lukket).
Det faktum at oplade elektroskopet elektrisk er nødvendigt for at være i stand til at bestemme arten af den elektriske ladning af objektet, som vi nærmer os enheden. Hvis ladningen af elektroskopet ikke er kendt på forhånd, vil det være umuligt at bestemme, om genstandens ladning er lig med eller modsat ladningen..
Før elektroskopet oplades, skal det være i neutral tilstand; det vil sige med det samme antal protoner og elektroner indeni. Af denne grund foreslås det at slutte elektroskopet til jord inden opladning for at sikre neutraliteten af enhedens opladning..
Elektroskopet kan aflades ved at berøre det med en metalgenstand, så sidstnævnte dræner den elektriske ladning inde i elektroskopet til jorden..
Der er to måder at oplade et elektroskop, før du tester det. De mest relevante aspekter af hver af disse er beskrevet nedenfor..
Det handler om at oplade elektroskopet uden at etablere direkte kontakt med det; det vil sige kun ved at nærme sig et objekt, hvis ladning er kendt for modtagersfæren.
Ved at røre ved elektroskopets modtagelsessfære direkte med en genstand med en kendt ladning.
Elektroskoper bruges til at bestemme, om et legeme er elektrisk ladet og til at skelne mellem, om det er negativt ladet eller positivt ladet. I øjeblikket anvendes elektroskoper i det eksperimentelle felt for at eksemplificere med deres anvendelse påvisning af elektrostatiske ladninger i elektrisk ladede kroppe..
Nogle af de mest fremtrædende funktioner i elektroskoper er som følger:
- Registrering af elektriske ladninger på genstande i nærheden. Hvis elektroskopet reagerer på legemets tilgang, skyldes det, at sidstnævnte er elektrisk ladet.
- Diskrimination af typen af elektrisk ladning, der er i besiddelse af elektrisk ladede kroppe, når man vurderer åbningen eller lukningen af elektroskopets metallameller afhængigt af elektroskopets indledende elektriske ladning.
- Elektroskopet bruges også til at måle stråling fra miljøet i tilfælde af, at der er radioaktivt materiale rundt på grund af det samme princip om elektrostatisk induktion.
- Denne enhed kan også bruges til at måle mængden af ioner, der er til stede i luften, ved at evaluere opladningshastigheden og afladningen af elektroskopet inden for et kontrolleret elektrisk felt..
I dag anvendes elektroskoper i vid udstrækning i laboratoriepraksis i skoler og universiteter for at demonstrere over for studerende på forskellige uddannelsesniveauer brugen af denne enhed som en elektrostatisk ladningsdetektor..
Det er meget let at lave et hjemmelavet elektroskop. De nødvendige elementer er nemme at erhverve, og samlingen af elektroskopet er ret hurtig.
Nedenfor er redskaber og materialer, der er nødvendige for at bygge et hjemmelavet elektroskop i 7 nemme trin:
- En glasflaske. Det skal være rent og meget tørt.
- En kork til hermetisk forsegling af flasken.
- En kobbertråd med 14 gauge.
- En tang.
- En saks.
- Folie.
- En regel.
- En ballon.
- En uldklud.
Skær kobbertråden, indtil du får et afsnit, der er ca. 20 centimeter længere end beholderens længde..
Krølle den ene ende af kobbertråden og skabe en slags spiral. Denne del vil fungere som den elektrostatiske detekteringssfære..
Dette trin er meget vigtigt, da spiralen letter transmission af elektroner fra studielegemet til elektroskopet på grund af eksistensen af et større overfladeareal..
Gå gennem korken med kobbertråden. Sørg for, at den krøllede del vender mod toppen af elektroskopet.
Lav en let bøjning i den nederste ende af kobbertråden i form af en L.
Skær de to aluminiumsfolier i trekanter, der er ca. 3 centimeter lange. Det er vigtigt, at begge trekanter er identiske.
Sørg for, at lamellerne er små nok til ikke at komme i kontakt med flaskens indvendige vægge..
Medtag et lille hul i det øverste hjørne af hver folie, og indsæt begge stykker aluminium i den nederste ende af kobbertråden..
Prøv at holde foliearkene så glatte som muligt. Hvis aluminiums trekanter går i stykker eller rynker for meget, er det bedre at gentage prøverne, indtil den ønskede effekt opnås..
Anbring korken på den øverste kant af flasken meget forsigtigt, så aluminiumsfolierne ikke forringes eller den fremstillede samling går tabt..
Det er yderst vigtigt, at begge lameller er i kontakt, når beholderen forsegles. Hvis dette ikke er tilfældet, bliver du nødt til at ændre kobbertrådens bøjning, indtil arkene rører hinanden..
For at bevise det kan du anvende de teoretiske forestillinger, der tidligere er beskrevet i hele artiklen, som beskrevet nedenfor:
- Sørg for, at elektroskopet ikke er opladet: For at gøre dette skal du røre ved det med en metalstang for at udrydde resterende opladning på enheden.
- Oplad en genstand elektrisk: gnid en ballon mod en uldklud for at oplade ballonens overflade med elektrostatisk ladning.
- Bring det ladede objekt tættere på kobberspiralen: med denne praksis vil elektroskopet blive ladet ved induktion, og elektronerne fra kloden overføres til elektroskopet..
- Overhold metalpladernes reaktion: aluminiumsfolietrianglerne bevæger sig væk fra hinanden, da begge plader deler en ladning med det samme tegn (negativ i dette tilfælde).
Prøv at udføre denne type test på tørre dage, da fugtighed har tendens til at påvirke denne type hjemmeeksperimenter, fordi det gør det vanskeligt for elektroner at passere fra en overflade til en anden..
Endnu ingen kommentarer