ELEKTROSKOP: HISTORIE, JAK TO FUNGUJE, K ČEMU SLOUŽÍ - DUDAS - 2025

Electroscope je zařízení sloužící k detekci existence elektrických nábojů na blízké objekty. Označuje také znaménko elektrického náboje; to znamená, pokud se jedná o záporný nebo kladný náboj. Tento nástroj je vyroben z kovové tyče uzavřené ve skleněné láhvi.

Tato tyč má ve své spodní části dva velmi tenké plechy (zlato nebo hliník). Tato struktura je zase utěsněna krytem vyrobeným z izolačního materiálu a na horním konci má malou kouli zvanou „kolektor“.

Když se přiblížíte k elektricky nabitému objektu k elektroskopu, mohou být kovovými lamelami nalezenými na spodním konci konfigurace pozorovány dva typy reakcí: pokud jsou lamely od sebe oddělené, znamená to, že objekt má stejný elektrický náboj než elektroskop.

Na druhé straně, pokud se lamely spojí, znamená to, že předmět má elektrický náboj naproti náboji elektroskopu. Klíčem je nabití elektroskopu elektrickým nábojem známého znamení; tak, zahodit to bude možné odvodit znaménko elektrického náboje předmětu, který my přineseme k zařízení.

Elektroskopy jsou mimořádně užitečné při určování, zda je tělo elektricky nabité, a také při poskytování vodítek o známce náboje a intenzitě náboje.

Dějiny

Elektroskop byl vynalezen anglickým lékařem a fyzikem Williamem Gilbertem, který sloužil jako fyzik pro anglickou monarchii za vlády královny Alžběty I.

Gilbert je také známý jako „otec elektromagnetismu a elektřiny“ díky svým velkým příspěvkům ve vědě během 17. století. Postavil první známý elektroskop v roce 1600, aby prohloubil své experimenty na elektrostatických nábojích.

První elektroskop, zvaný versorium, byl zařízení tvořené kovovou jehlou, která se volně otáčela na podstavci.

Konfigurace versoria byla velmi podobná jako u kompasové jehly, ale v tomto případě nebyla jehla magnetizována. Konce jehly byly od sebe vizuálně odlišeny; Dále byl jeden konec jehly kladně nabitý a druhý záporně nabitý.

Mechanismus účinku versoria byl založen na nábojech indukovaných na koncích jehly elektrostatickou indukcí. V závislosti na konci jehly, který byl nejblíže sousednímu objektu, by tedy reakce tohoto konce měla směřovat nebo odpuzovat předmět jehlou.

Pokud by byl předmět kladně nabitý, záporné pohyblivé náboje na kovu by byly přitahovány směrem k objektu a záporně nabitý konec by směřoval k tělu, což by vyvolalo reakci v versoru.

V opačném případě, pokud by byl objekt negativně nabitý, by pól přitahovaný k předmětu byl kladným koncem jehly.

Vývoj

V polovině roku 1782 postavil přední italský fyzik Alessandro Volta (1745-1827) kondenzační elektroskop, který měl důležitou citlivost k detekci elektrických nábojů, které tehdejší elektroskopy nezjistily.

Největší pokrok v elektroskopu však přišel z rukou německého matematika a astronoma Johanna Gottlieba Friedricha von Bohnenbergera (1765–1831), který vynalezl elektroskop na zlaté fólie.

Konfigurace tohoto elektroskopu je velmi podobná struktuře, která je dnes známa: zařízení sestávalo ze skleněného zvonu, který měl nahoře kovovou kouli.

Tato koule byla zase spojena dirigentem ke dvěma velmi tenkým listům zlata. Když se přiblížilo elektrostaticky nabité tělo, oddělily se nebo se spojily „zlaté bochníky“.

Jak to funguje?

Elektroskop je zařízení, které se používá k detekci statické elektřiny v blízkých objektech a využívá fenomén oddělení jejich vnitřních lamel v důsledku elektrostatického odpuzování.

Statická elektřina se může akumulovat na vnějším povrchu jakéhokoli těla, buď přirozeným nábojem, nebo otíráním.

Elektroskop je určen k detekci přítomnosti těchto typů nábojů v důsledku přenosu elektronů z vysoce nabitých povrchů na méně elektricky nabité povrchy. Dále, v závislosti na reakci lamel, může také poskytnout představu o velikosti elektrostatického náboje okolního objektu.

Koule umístěná v horní části elektroskopu funguje jako přijímací entita pro elektrický náboj studovaného předmětu.

Přiblížením elektricky nabitého těla blíže k elektroskopu získá stejný elektrický náboj jako tělo; to znamená, že pokud přistoupíme k elektricky nabitému objektu s kladným znaménkem, elektroskop získá stejný náboj.

Pokud je elektroskop předem nabitý známým elektrickým nábojem, stane se následující:

- Pokud má tělo stejný náboj, kovové lamely uvnitř elektroskopu se od sebe oddělí, protože se oba navzájem odpuzují.

- Naproti tomu, pokud má předmět opačný náboj, kovové lamely na dně láhve zůstanou k sobě připevněny.

Lamely uvnitř elektroskopu musí být velmi lehké, aby jejich hmotnost byla vyvážena působením elektrostatických odpudivých sil. Posunutím studovaného předmětu pryč z elektroskopu tedy lamely ztratí svou polarizaci a vrátí se do svého přirozeného stavu (uzavřené).

Jak je elektricky nabitá?

Skutečnost elektrického nabíjení elektroskopu je nezbytná, aby bylo možné určit povahu elektrického náboje předmětu, ke kterému se budeme blížit k zařízení. Pokud není náboj na elektroskopu předem znám, nebude možné určit, zda se náboj na předmětu rovná nebo je proti náboji.

Před nabitím elektroskopu musí být v neutrálním stavu; to znamená se stejným počtem protonů a elektronů uvnitř. Z tohoto důvodu se doporučuje nabít elektroskop před uzemněním, aby byla zajištěna neutralita náboje zařízení.

Elektroskop lze vybít dotykem na kovový předmět, takže tento vypustí elektrický náboj uvnitř elektroskopu na zem.

Existují dva způsoby nabíjení elektroskopu před jeho testováním. Nejdůležitější aspekty každého z nich jsou podrobně uvedeny níže.

Induktivně

Jedná se o nabíjení elektroskopu bez navázání přímého kontaktu s ním; to znamená, že se blíží pouze k objektu, jehož náboj je známo přijímající sféře.

Kontaktem

Dotykem přijímací koule elektroskopu přímo objektem se známým nábojem.

K čemu to je?

Elektroskopy se používají k určení, zda je tělo elektricky nabité, a k rozlišení, zda má záporný nebo kladný náboj. V současné době se v experimentální oblasti používají elektroskopy, které svým příkladem dokazují detekci elektrostatických nábojů v elektricky nabitých tělesech.

Některé z nejvýznamnějších funkcí elektroskopů jsou následující:

- Detekce elektrického náboje na okolních objektech. Pokud elektroskop reaguje na přiblížení těla, je to proto, že tělo je elektricky nabité.

- Diskriminace typu elektrického náboje elektricky nabitých těles při hodnocení otevírání nebo zavírání kovových lamel elektroskopu v závislosti na počátečním elektrickém náboji elektroskopu.

- Elektroskop se také používá k měření záření z okolí v případě, že je v okolí radioaktivní materiál, a to kvůli stejnému principu elektrostatické indukce.

- Toto zařízení lze také použít k měření množství iontů přítomných ve vzduchu pomocí vyhodnocení rychlosti nabíjení a vybíjení elektroskopu v kontrolovaném elektrickém poli.

Dnešní elektroskopy jsou široce používány v laboratorních postupech na školách a univerzitách, aby demonstrovaly studentům různých vzdělávacích úrovní použití tohoto zařízení jako detektoru elektrostatického náboje.

Jak vyrobit domácí elektroskop?

Vytvoření domácího elektroskopu je velmi snadné. Potřebné prvky lze snadno získat a montáž elektroskopu je poměrně rychlá.

Níže jsou uvedeny potřeby a materiály potřebné k sestavení domácího elektroskopu v 7 jednoduchých krocích:

- Skleněná láhev. Musí být čistý a velmi suchý.

- Korkový uzávěr, který hermeticky uzavře láhev.

- Měděný drát o velikosti 14.

- Kleště.

- Nůžky.

- Fólie.

- Pravidlo.

- Balón.

- Vlněný hadřík.

Proces

Krok 1

Měděný drát odřízněte, dokud nezískáte část, která je přibližně o 20 centimetrů delší než délka nádoby.

Krok 2

Stočte jeden konec měděného drátu a vytvořte tak spirálu. Tato část bude působit jako koule pro detekci elektrostatického náboje.

Tento krok je velmi důležitý, protože spirála usnadní přenos elektronů ze studijního tělesa na elektroskop kvůli existenci větší plochy povrchu.

Krok 3

Projděte korek měděným drátem. Ujistěte se, že složená část je směrem k horní části elektroskopu.

Krok 4

Na dolním konci měděného drátu udělejte mírný ohyb ve tvaru písmene L.

Krok 5

Rozstřihněte dvě hliníkové fólie na trojúhelníky dlouhé přibližně 3 centimetry. Je důležité, aby oba trojúhelníky byly totožné.

Ujistěte se, že lamely jsou dostatečně malé, aby se nedostaly do kontaktu s vnitřními stěnami láhve.

Krok 6

Do horního rohu každé fólie vložte malou díru a vložte oba kusy hliníku do spodního konce měděného drátu.

Snažte se udržovat fólie co nejhladší. Pokud se hliníkové trojúhelníky zlomí nebo zvrásní příliš, je nejlepší vzorky opakovat, dokud není dosaženo požadovaného účinku.

Krok 7

Umístěte korek na horní okraj láhve velmi pečlivě, aby se hliníkové fólie nezkazily nebo aby se ztratila sestavená sestava.

Je nesmírně důležité, aby obě lamely byly při utěsnění nádoby v kontaktu. Pokud tomu tak není, budete muset upravit ohyb měděného drátu, dokud se plechy vzájemně nedotýkají.

Vyzkoušejte svůj elektroskop

Chcete-li to dokázat, můžete použít teoretické pojmy dříve popsané v tomto článku, jak je podrobně uvedeno níže:

- Ujistěte se, že elektroskop není nabitý: Chcete-li to odstranit, dotkněte se ho kovovou tyčinkou, abyste odstranili zbývající náboj na zařízení.

- Elektricky nabijte předmět: otřete balónek o vlněnou látku a nabijte povrch balónu elektrostatickým nábojem.

- Přibližte nabitý objekt blíže k měděné spirále: při této praxi bude elektroskop nabíjen indukcí a elektrony z zeměkoule budou přeneseny do elektroskopu.

- Sledujte reakci kovových desek: trojúhelníky z hliníkové fólie se budou od sebe vzdálit, protože obě desky sdílejí náboje se stejným znaménkem (v tomto případě záporné).

Pokuste se provést tento typ zkoušky v suchých dnech, protože vlhkost má tendenci ovlivňovat tento typ domácího experimentování, protože je obtížné pro elektrony přecházet z jednoho povrchu na druhý.

Reference

1. Castillo, V. (sf). K čemu je elektroskop: Historie, typy, funkce a součásti. Obnoveno z: paraquesirve.tv
2. Jak vyrobit elektroskop (nd). Obnoveno z: es.wikihow.com
3. Jak funguje elektroskop (2017). Obnoveno z: como-funciona.co
4. Elektroskop se zlatými listy (nd). Obnoveno z: museocabrerapinto.es
5. The Electroscope (2010). Obnoveno z: radioelectronica.es
6. Wikipedia, The Encyclopedia Free (2018). Elektroskop. Obnoveno z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Encyclopedia (2016). Versorium. Obnoveno z: en.wikipedia.org