ELEKTROSKOPS: VĒSTURE, KĀ TAS DARBOJAS, KĀDAM NOLŪKAM TAS PAREDZĒTS - DUDAS - 2025

Elektroskops ir ierīce, ko izmanto, lai noteiktu, ka pastāv elektrisko lādiņu uz tuvējiem objektiem. Tas norāda arī uz elektriskā lādiņa zīmi; tas ir, ja tas ir negatīvs vai pozitīvs lādiņš. Šo instrumentu veido metāla stienis, kas norobežots stikla pudelē.

Šim stienim ir divas ļoti plānas metāla loksnes (zelta vai alumīnija), kas savienotas tās apakšējā daļā. Šī struktūra, savukārt, ir noslēgta ar pārsegu, kas izgatavots no izolācijas materiāla, un augšējā galā tam ir maza sfēra, ko sauc par "kolektoru".

Tuvojoties elektriski uzlādētam objektam ar elektroskopu, metāla lameles konfigurācijas apakšējā galā var novērot divu veidu reakcijas: ja lameles ir atdalītas viena no otras, tas nozīmē, ka objektam ir tāds pats elektriskais lādiņš nekā elektroskops.

No otras puses, ja lameles sakrīt, tas norāda, ka objektam ir elektriskais lādiņš, kas ir pretējs elektroskopa lādiņam. Galvenais ir uzlādēt elektroskopu ar zināmas zīmes elektrisko lādiņu; tādējādi, izmetot, būs iespējams secināt objekta elektriskā lādiņa zīmi, ko mēs atvedam uz ierīci.

Elektroskopi ir ārkārtīgi noderīgi, lai noteiktu, vai ķermenis ir elektriski uzlādēts, kā arī sniedz norādes par lādiņa zīmi un lādiņa intensitāti.

Vēsture

Elektroskopu izgudroja angļu ārsts un fiziķis Viljams Gilberts, kurš kalpoja par fiziķi Anglijas monarhijai karalienes Elizabetes I valdīšanas laikā.

Pateicoties viņa lielajam ieguldījumam zinātnē 17. gadsimtā, Gilberts ir pazīstams arī kā "elektromagnētisma un elektrības tēvs". Pirmo zināmo elektroskopu viņš uzcēla 1600. gadā, lai padziļinātu eksperimentus ar elektrostatiskajiem lādiņiem.

Pirmais elektroskops, saukts par versorium, bija ierīce, kas izgatavota no metāla adatas, kura brīvi rotēja uz pjedestāla.

Versorija konfigurācija bija ļoti līdzīga kompasa adatas konfigurācijai, taču šajā gadījumā adata nebija magnetizēta. Adatas gali tika vizuāli atšķirti viens no otra; Turklāt viens adatas gals bija pozitīvi uzlādēts, bet otrs - negatīvi.

Versorija darbības mehānisms balstījās uz adatas galos ierosinātajiem lādiņiem, izmantojot elektrostatisko indukciju. Tādējādi atkarībā no adatas gala, kas bija vistuvāk blakus esošajam objektam, šī gala reakcija būtu norādīt vai atgrūst priekšmetu ar adatu.

Ja objekts būtu pozitīvi uzlādēts, negatīvie kustīgie metāli uz metāla tiktu piesaistīti objektam, un negatīvi lādētais gals būtu vērsts pret ķermeni, kas ierosina reakciju versorijā.

Pretējā gadījumā, ja objekts tiek uzlādēts negatīvi, objektam piesaistītais stabiņš būs adatas pozitīvais gals.

Evolūcija

1782. gada vidū ievērojamais itāļu fiziķis Alessandro Volta (1745-1827) uzbūvēja kondensācijas elektroskopu, kam bija svarīga jutība, lai noteiktu elektriskos lādiņus, kurus tā laika elektroskopi neatklāja.

Tomēr lielākais elektroskopa sasniegums nāca no vācu matemātiķa un astronoma Johanna Gotlieba Frīdriha fon Bohnenbergera (1765-1831) rokas, kurš izgudroja zelta folijas elektroskopu.

Šī elektroskopa konfigurācija ir ļoti līdzīga šodien zināmajai struktūrai: ierīce sastāvēja no stikla zvaniņa, kura augšpusē bija metāla lode.

Savukārt šī lode caur vadītāju tika savienota ar divām ļoti plānām zelta loksnēm. "Zelta klaipi" atdalījās vai savienojās viens ar otru, kad tuvojās elektrostatiski lādēts korpuss.

Kā tas darbojas?

Elektroskops ir ierīce, ko izmanto statiskās elektrības noteikšanai tuvējos objektos, izmantojot parādību, ka to iekšējās lameles atdalās elektrostatiskās atgrūšanas dēļ.

Statiskā elektrība var uzkrāties uz jebkura ķermeņa ārējās virsmas - gan ar dabisku lādiņu, gan berzējot.

Elektroskops ir paredzēts šāda veida lādiņu noteikšanai sakarā ar elektronu pārnešanu no augsti uzlādētām virsmām uz mazāk elektriski lādētām virsmām. Turklāt, atkarībā no lamelju reakcijas, tas varētu arī sniegt priekšstatu par apkārtējā objekta elektrostatiskās lādiņa lielumu.

Sfēra, kas atrodas elektroskopa augšējā daļā, darbojas kā uztverošā vienība pētāmā objekta elektriskajam lādiņam.

Tuvinot elektriski uzlādētu ķermeni elektroskopam, tas iegūs tādu pašu elektrisko lādiņu kā ķermenis; tas ir, ja tuvosimies elektriski lādētam objektam ar pozitīvu zīmi, elektroskops iegūs tādu pašu lādiņu.

Ja elektroskops ir iepriekš uzlādēts ar zināmu elektrisko lādiņu, notiks šādi:

- Ja ķermenim ir tāds pats lādiņš, metāla lameles elektroskopa iekšpusē atdalīsies viena no otras, jo abas tās atgrūž viena otru.

- Turpretī, ja priekšmetam ir pretējs lādiņš, metāla lameles pudeles apakšā paliks piestiprinātas viena pie otras.

Lamelēm elektroskopa iekšpusē jābūt ļoti vieglām, lai to svaru līdzsvarotu elektrostatiskās atgrūšanās spēki. Tādējādi, pārvietojot pētījuma objektu prom no elektroskopa, lameles zaudēs polarizāciju un atgriezīsies dabiskajā stāvoklī (aizvērtā stāvoklī).

Kā tas tiek elektriski uzlādēts?

Elektroskopa elektriskās uzlādes fakts ir nepieciešams, lai varētu noteikt objekta elektriskā lādiņa raksturu, pie kura tuvosimies ierīcei. Ja uzlāde elektroskopā nav iepriekš zināma, nebūs iespējams noteikt, vai objekta uzlāde ir vienāda ar vai pretēja tai.

Pirms elektroskopa uzlādēšanas tam jābūt neitrālā stāvoklī; tas ir, ar vienādu protonu un elektronu skaitu iekšpusē. Šī iemesla dēļ pirms uzlādēšanas ir ieteicams elektroskopu savienot ar zemi, lai nodrošinātu ierīces uzlādes neitralitāti.

Elektroskopu var izlādēt, pieskaroties tam pie metāla priekšmeta, lai pēdējais novadītu elektrisko lādiņu elektroskopa iekšpusē uz zemi.

Pirms testa veikšanas elektroskopu var uzlādēt divos veidos. Katra no šiem aspektiem visatbilstošākie aspekti ir aprakstīti zemāk.

Induktīvi

Runa ir par elektroskopa uzlādi, nekonstatējot ar to tiešu kontaktu; tas ir, tikai tuvojas objektam, kura lādiņš ir zināms uztverošajai sfērai.

Sazinoties

Pieskaroties elektroskopa uztverošajai sfērai tieši ar priekšmetu ar zināmu lādiņu.

Kam tas domāts?

Elektroskopus izmanto, lai noteiktu, vai ķermenis ir elektriski lādēts, un lai atšķirtu, vai tam ir negatīvs vai pozitīvs lādiņš. Pašlaik eksperimentālajā laukā tiek izmantoti elektroskopi, lai ar to izmantošanu parādītu elektrostatisko lādiņu noteikšanu elektriski lādētos ķermeņos.

Dažas no redzamākajām elektroskopu funkcijām ir šādas:

- Elektrisko lādiņu noteikšana tuvējos objektos. Ja elektroskops reaģē uz ķermeņa tuvināšanos, tas notiek tāpēc, ka pēdējais ir elektriski lādēts.

- Elektriski lādētu elektrisko lādiņu veida diskriminācija, novērtējot elektroskopa metāla lameļu atvēršanu vai aizvēršanos atkarībā no elektroskopa sākotnējā elektriskā lādiņa.

- Elektroskopu izmanto arī vides starojuma mērīšanai gadījumā, ja tā paša elektrostatiskās indukcijas principa dēļ ir radioaktīvs materiāls.

- Šo ierīci var arī izmantot, lai izmērītu jonu daudzumu, kas atrodas gaisā, novērtējot elektroskopa lādēšanas un izlādes ātrumu kontrolētā elektriskā laukā.

Mūsdienās elektroskopus plaši izmanto laboratoriju praksēs skolās un universitātēs, lai dažādu izglītības līmeņu studentiem parādītu šīs ierīces izmantošanu kā elektrostatisko lādiņu detektoru.

Kā padarīt mājās gatavotu elektroskopu?

Pašmāju elektroskopu ir ļoti viegli izgatavot. Nepieciešamie elementi tiek viegli iegūti, un elektroskopa montāža notiek diezgan ātri.

Zemāk uzskaitīti trauki un materiāli, kas nepieciešami, lai 7 vienkāršos soļos izveidotu paštaisītu elektroskopu:

- Stikla pudele. Tam jābūt tīram un ļoti sausam.

- Korķis, lai hermētiski noslēgtu pudeli.

- 14 stiepļu vara stieple.

- A knaibles.

- šķēres.

- folija.

- Noteikums.

- Balons.

- Vilnas audums.

Process

1. solis

Nogrieziet vara stiepli, līdz iegūstat sekciju, kas ir aptuveni par 20 centimetriem garāka par trauka garumu.

2. solis

Lokot vienu vara stieples galu, izveidojot sava veida spirāli. Šī daļa darbosies kā elektrostatiskā lādiņa noteikšanas sfēra.

Šis solis ir ļoti svarīgs, jo spirāle atvieglos elektronu pārnešanu no pētījuma ķermeņa uz elektroskopu, jo pastāv lielāka virsmas laukums.

3. solis

Iet caur korķi ar vara stiepli. Pārliecinieties, vai cirtainā daļa ir vērsta pret elektroskopa augšdaļu.

4. solis

Vara stieples apakšējā galā izveidojiet nelielu L veida formu.

5. solis

Divas alumīnija folijas sagrieziet trijstūros, kuru garums ir aptuveni 3 centimetri. Ir svarīgi, lai abi trīsstūri būtu identiski.

Pārliecinieties, vai lameles ir pietiekami mazas, lai tās nesaskartos ar pudeles iekšējām sienām.

6. solis

Katras folijas augšējā stūrī iekļaujiet nelielu caurumu un ievietojiet abus alumīnija gabalus vara stieples apakšējā galā.

Centieties folijas loksnes noturēt pēc iespējas gludākas. Ja alumīnija trīsstūri pārāk sabojājas vai saburzās, vislabāk ir atkārtot paraugus, līdz tiek sasniegts vēlamais efekts.

7. solis

Novietojiet korķi uz pudeles augšējās malas, ļoti uzmanīgi, lai nepasliktinātos alumīnija folija vai nepazustu izgatavotā detaļa.

Noslēdzot trauku, ir ārkārtīgi svarīgi, lai abas lameles būtu saskarē. Ja tas tā nav, tad jums būs jāmaina vara stieples liekums, līdz loksnes pieskaras viena otrai.

Pārbaudiet savu elektroskopu

Lai to pierādītu, varat izmantot teorētiskos priekšstatus, kas iepriekš aprakstīti visā rakstā, kā aprakstīts zemāk:

- Pārliecinieties, vai elektroskops nav uzlādēts: lai to izdarītu, pieskarieties tam ar metāla stieni, lai izdzēstu visu atlikušo ierīces lādiņu.

- Elektriski uzlādēt priekšmetu: berzēt balonu pret vilnas audumu, lai balona virsmu piepildītu ar elektrostatisko lādiņu.

- Novediet lādētu priekšmetu tuvāk vara spirālei: ar šo praksi elektroskops tiks uzlādēts ar indukcijas palīdzību, un elektroni no zemeslodes tiks pārnesti uz elektroskopu.

- Novērot metāla plākšņu reakciju: alumīnija folijas trīsstūri attālināsies viens no otra, jo abām plāksnēm ir vienādas zīmes lādiņš (šajā gadījumā negatīvs).

Mēģiniet veikt šāda veida pārbaudi sausās dienās, jo mitrums parasti ietekmē šāda veida mājas eksperimentus, jo tas apgrūtina elektronu pāreju no vienas virsmas uz otru.

Atsauces

1. Kastīlijs, V. (sf). Kas ir elektroskops: vēsture, veidi, funkcija un detaļas. Atgūts no: paraquesirve.tv
2. Kā izveidot elektroskopu (nd). Atgūts no: es.wikihow.com
3. Kā darbojas elektroskops (2017). Atgūts no: como-funciona.co
4. Zelta lapu elektroskops (nd). Atgūts no: museocabrerapinto.es
5. Elektroskops (2010). Atgūts no: radioelectronica.es
6. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Elektroskops. Atgūts no: es.wikipedia.org
7. Vikipēdija, bezmaksas enciklopēdija (2016). Versorium. Atgūts no: en.wikipedia.org