ELEKTROSZKÓP: TÖRTÉNELEM, HOGYAN MŰKÖDIK, MI AZ - DUDAS - 2026

Az elektroszkóp egy olyan eszköz, amely a közeli tárgyakon elektromos töltések kimutatására szolgál. Azt is jelzi az elektromos töltés jele; vagyis ha negatív vagy pozitív töltésről van szó. Ez a műszer egy üvegtartóban lezárt fémrúdból áll.

Ennek a rúdnak alsó részében két nagyon vékony fémlemez (arany vagy alumínium) van összekapcsolva. Ez a szerkezet viszont szigetelő anyagból készült fedéllel van lezárva, és a felső végén van egy kis gyűrűnek nevezett gömb.

Amikor egy elektromosan feltöltött tárgyhoz közelítünk egy elektroszkópot, a konfiguráció alsó végén lévő fémlamelek kétféle reakciót tanúsíthatnak: ha a lamellák egymástól vannak elválasztva, ez azt jelenti, hogy a tárgy azonos elektromos töltéssel rendelkezik mint az elektroszkóp.

Másrészt, ha a lamellák összekapcsolódnak, az azt jelzi, hogy az objektum elektromos töltésével ellentétes az elektroszkóp töltésével. A kulcs az, hogy az elektroszkópot ismert jelű elektromos töltéssel töltsék fel; így a selejtezés révén kivitelezhető annak a tárgynak az elektromos töltésének jelét, amelyet az eszközhöz hozunk.

Az elektroszkópok rendkívül hasznosak annak meghatározásában, hogy egy test elektromosan töltött-e, valamint utalásokat adnak a töltés jelére és a töltés intenzitására.

Történelem

Az elektroszkópot az angol orvos és fizikus, William Gilbert találta ki, aki fizikusként szolgált az angol monarchia számára I. Erzsébet királyné idején.

A 17. század folyamán a tudományhoz való nagymértékű hozzájárulásának köszönhetően Gilbert "az elektromágnesesség és a villamos energia atyja" néven is ismert. Az első ismert elektroszkópot 1600-ban építette, hogy elmélyítse az elektrosztatikus töltésekkel kapcsolatos kísérleteit.

Az első, versoriumnak nevezett elektroszkóp egy fémtűből készült eszköz volt, amely szabadon forog az talapzaton.

A versorium konfigurációja nagyon hasonló volt az iránytű tűjéhez, de ebben az esetben a tűt nem mágnesezte. A tű végei vizuálisan meg voltak különböztetve egymástól; Ezenkívül a tű egyik vége pozitív töltésű, a másik negatív töltésű.

A versorium hatásmechanizmusa a tű végén indukált töltéseken alapult, elektrosztatikus indukcióval. Így, attól függően, hogy a tű melyik végétől volt a legközelebb a szomszédos objektumhoz - ennek a végének a reakciója az lenne, hogy a tárgyat a tűvel irányítsa vagy megtámadja.

Ha az objektum pozitív töltésű, akkor a fém negatív mozgó töltései vonzódnak a tárgy felé, és a negatívan töltött vég a test felé mutat, amely indukálja a reakciót a versoriumban.

Ellenkező esetben, ha az objektum negatív töltésű, az objektumhoz vonzott pólus a tű pozitív vége lesz.

Evolúció

A híres olasz fizikus, Alessandro Volta (1745-1827) 1782 közepén építette a kondenzációs elektroszkópot, amelynek fontos érzékenysége volt az olyan elektromos töltések kimutatására, amelyet az akkori elektroszkópok nem észleltek.

Az elektroszkóp legnagyobb előrelépése azonban a német matematikus és csillagász, Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831) kezéből származott, aki feltalálta az aranyfólia elektroszkópot.

Ennek az elektroszkópnak a konfigurációja nagyon hasonlít a jelenleg ismert szerkezethez: a készülék egy üvegharangból állt, amelynek tetején fémgömb volt.

Ezt a gömböt egy vezetéken keresztül két nagyon vékony aranylaphoz kötötték. Az "arany kenyerek" elválasztottak vagy csatlakoztak egymáshoz, amikor egy elektrosztatikusan feltöltött test közeledett.

Hogyan működik?

Az elektroszkóp egy statikus elektromosság észlelésére szolgáló eszköz a közeli tárgyakban, a belső lamellák elektrosztatikus taszítás következtében történő elválasztásának jelensége alapján.

A statikus elektromosság bármilyen test külső felületén felhalmozódhat, akár természetes töltéssel, akár dörzsöléssel.

Az elektroszkópot az ilyen típusú töltések kimutatására fejlesztették ki, mivel az elektronok a nagy töltöttségű felületekről a kevésbé elektromosan töltött felületekre vihetők át. Ezenkívül, a lamellák reakciójától függően, képet adhat a környező tárgy elektrosztatikus töltésének nagyságáról is.

Az elektroszkóp felső részén található gömb a vizsgált tárgy elektromos töltését vevő egységként működik.

Ha egy elektromosan töltött testet közelebb hoz az elektroszkóphoz, az ugyanolyan elektromos töltést fog elérni, mint a test; vagyis ha egy elektromosan töltött tárgyhoz pozitív jelrel közelítünk meg, akkor az elektroszkóp ugyanazt a töltést fogja elérni.

Ha az elektroszkópot előzetesen feltöltik egy ismert elektromos töltéssel, a következők történnek:

- Ha a test azonos töltéssel rendelkezik, akkor az elektroszkóp belsejében lévő fémlamellák elválasztódnak egymástól, mivel mindkettő taszítja egymást.

- Ezzel szemben, ha a tárgy ellentétes töltéssel rendelkezik, a palack alján lévő fémlamelek egymáshoz kapcsolódnak.

Az elektroszkóp belsejében lévő lamelláknak nagyon könnyűnek kell lenniük, hogy súlyukat az elektrosztatikus taszító erők hatására kiegyenlítsék. Így, ha a vizsgált tárgyat távolítja el az elektroszkópról, a lamellák elveszítik polarizációjukat és visszatérnek természetes állapotukba (zárt).

Hogyan van elektromosan feltöltve?

Az elektroszkóp elektromos töltésének ténye szükséges ahhoz, hogy meg lehessen határozni a tárgyhoz tartozó elektromos töltés jellegét, amikor a készüléket megközelítjük. Ha az elektroszkóp töltése előre nem ismert, lehetetlen meghatározni, hogy a tárgyon lévő töltés megegyezik-e azzal vagy azzal ellentétes.

Az elektroszkóp töltése előtt semleges állapotban kell lennie; azaz azonos számú protonnal és elektronnal van benne. Ezért javasoljuk, hogy töltés előtt csatlakoztassa az elektroszkópot a testhez, hogy biztosítsa az eszköz töltöttségének semlegességét.

Az elektroszkópot úgy lehet üríteni, hogy egy fémtárgyhoz megérinti, hogy ez utóbbi az elektroszkóp belsejében lévő elektromos töltést a talajhoz vezesse.

Kétféle módon töltheti fel az elektroszkópot a tesztelés előtt. Mindegyik legfontosabb szempontjait az alábbiakban részletezzük.

induktív úton

Arról szól, hogy fel kell tölteni az elektroszkópot anélkül, hogy közvetlenül kapcsolatba kerülne vele; vagyis csak egy olyan objektumhoz közeledik, amelynek töltése ismert a fogadó gömb számára.

Kapcsolatba lépve

Az elektroszkóp fogadógömbjének közvetlen megérintésével egy ismert töltéssel rendelkező tárgyat.

Mire való?

Az elektroszkópok segítségével meghatározzák, hogy a test elektromosan töltött-e, és meghatározzák, hogy negatív vagy pozitív töltéssel rendelkezik-e. Jelenleg az elektroszkópokat használják a kísérleti területen annak szemléltetésére, hogy alkalmazásukat az elektrosztatikus töltések detektálják az elektromosan töltött testekben.

Az elektroszkópok néhány legfontosabb funkciója a következő:

- A közeli tárgyak elektromos töltésének észlelése. Ha az elektroszkóp reagál a test megközelítésére, akkor az az, hogy a testet elektromosan töltik.

- Az elektromos töltésű testek típusú elektromos töltés megkülönböztetése az elektroszkóp fémlamelláinak kinyílásának vagy bezárásának értékelésekor, az elektroszkóp kezdeti elektromos töltésétől függően.

- Az elektroszkópot a környezeti sugárzás mérésére is használják, ha radioaktív anyag található körül, az elektrosztatikus indukció ugyanazon elve miatt.

- Ez az eszköz felhasználható a levegőben lévő ionok mennyiségének mérésére is, az elektroszkóp töltési és kisülési sebességének becslésével ellenőrzött elektromos mezőben.

Manapság az elektroszkópokat széles körben használják az iskolákban és az egyetemeken végzett laboratóriumi gyakorlatban, hogy bemutassák a különféle oktatási szintű hallgatóknak, hogy ezt a készüléket elektrosztatikus töltés-detektorként használják.

Hogyan készítsünk házi elektroszkópot?

Nagyon könnyű házi elektroszkópot készíteni. A szükséges elemek könnyen megszerezhetők, és az elektroszkóp összeszerelése meglehetősen gyors.

Az alábbiakban felsoroljuk azokat a eszközöket és anyagokat, amelyek 7 egyszerű lépésben házi készítésű elektroszkóp felépítéséhez szükségesek:

- Egy üveg. Tisztanak és nagyon száraznak kell lennie.

- A dugót hermetikusan lezárja.

- 14 méretű rézhuzal.

- Egy fogó.

- Olló.

- Fólia.

- Egy szabály.

- Egy lufi.

- Gyapjúszövet.

Folyamat

1. lépés

Vágja meg a rézhuzalt mindaddig, amíg egy olyan szelvényt nem kap, amely körülbelül 20 centiméter hosszabb, mint a tartály hossza.

2. lépés

A rézhuzal egyik végét göndörítse, és így egyfajta spirált készítsen. Ez a rész az elektrosztatikus töltést érzékelő gömbként fog működni.

Ez a lépés nagyon fontos, mivel a spirál megkönnyíti az elektronok továbbítását a vizsgált testből az elektroszkópra, mivel nagyobb felületük van.

3. lépés

Menjen át a parafán a rézhuzallal. Ügyeljen arra, hogy a göndör rész az elektroszkóp teteje felé nézzen.

4. lépés

Készítsen enyhe hajlítást a rézhuzal alsó végén, L alakban.

5. lépés

Vágja a két alumínium fóliát kb. 3 cm hosszú háromszögekbe. Fontos, hogy mindkét háromszög azonos legyen.

Győződjön meg arról, hogy a lamellák elég kicsik, hogy ne érintkezzenek a palack belső falával.

6. lépés

Helyezzen be egy kis lyukat az egyes fóliák felső sarkába, és helyezze be mindkét alumíniumdarabot a rézhuzal alsó végébe.

Próbáljon a fólialapokat a lehető legegyenletesebben tartani. Ha az alumínium háromszögek túl nagy mértékben törnek vagy ráncolódnak, akkor a legjobb, ha a kívánt hatás eléréséig megismételjük a mintákat.

7. lépés

Helyezze a parafát a palack felső szélére, nagyon óvatosan, hogy az alumínium fóliák ne rongálódjanak, vagy az elkészített egység elveszjen.

Rendkívül fontos, hogy mindkét lamellák érintkezésbe kerüljenek a tartály lezárásakor. Ha nem erről van szó, akkor a rézhuzal hajlítását addig kell módosítania, amíg a lapok érintkeznek egymással.

Tesztelje az elektroszkópot

Ennek igazolására az alább részletezett módon alkalmazhatja az egész cikkben korábban ismertetett elméleti fogalmakat:

- Győződjön meg arról, hogy az elektroszkóp nincs feltöltve: ehhez érintse meg egy fém rudacskával, hogy kitörölje az eszközön maradt töltést.

- Tárgy elektromos töltése: dörzsölje a ballont egy gyapjúszövettel, hogy elektrosztatikus töltéssel feltöltse a ballon felületét.

- Közelebb hozza a töltött tárgyat a réz spirálhoz: ezzel a gyakorlattal az elektroszkópot indukcióval töltik fel, és a földgömb elektronjai átkerülnek az elektroszkópba.

- Figyelje meg a fémlemezek reakcióját: az alumíniumfólia háromszögek elmozdulnak egymástól, mivel mindkét lemez ugyanazon jelölésű (ebben az esetben negatív).

Próbálja meg elvégezni az ilyen típusú vizsgálatokat száraz napokon, mivel a páratartalom általában befolyásolja az ilyen típusú otthoni kísérleteket, mivel megnehezíti az elektronok átjutását az egyik felületről a másikra.

Irodalom

1. Castillo, V. (sf). Mi az elektroszkóp: Előzmények, típusok, funkciók és alkatrészek Helyreállítva: paraquesirve.tv
2. Hogyan készítsünk elektroszkópot (nd). Helyreállítva: es.wikihow.com
3. Hogyan működik az elektroszkóp (2017). Helyreállítva: como-funciona.co
4. Aranyleveles elektroszkóp (második). Helyreállítva: museocabrerapinto.es
5. The Electroscope (2010). Helyreállítva: radioelectronica.es
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektroszkóp. Helyreállítva: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2016). Versorium. Helyreállítva: en.wikipedia.org