Ιστορικό Ηλεκτροσκόπιο, πώς λειτουργεί, τι εξυπηρετεί

Α ηλεκτροσκόπιο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της ύπαρξης ηλεκτρικών φορτίων σε κοντινά αντικείμενα. Δείχνει επίσης το σήμα του ηλεκτρικού φορτίου. δηλαδή εάν είναι αρνητική ή θετική χρέωση. Αυτό το όργανο αποτελείται από μια μεταλλική ράβδο που βρίσκεται μέσα σε γυάλινη φιάλη.

Αυτή η ράβδος έχει δύο πολύ λεπτά φύλλα μετάλλου (χρυσού ή αλουμινίου) συνδεδεμένα στο κάτω τμήμα της. Με τη σειρά του, αυτή η δομή είναι σφραγισμένη με ένα καπάκι μονωτικού υλικού και στο επάνω άκρο έχει μια μικρή σφαίρα που ονομάζεται "συλλέκτης".

Φέρνοντας ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σε ένα αντικείμενο ηλεκτροσκοπίου μπορεί να δει δύο τύπους αντιδράσεων από μεταλλικά ελάσματα που βρίσκονται στο κατώτερο άκρο της ρύθμισης: εάν τα ελάσματα διαχωρίζονται το ένα από το άλλο σημαίνει ότι το αντικείμενο έχει το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο ότι το ηλεκτροσκόπιο.

Από την άλλη πλευρά, αν τα ελάσματα έρθουν μαζί, είναι ενδεικτικό ότι το αντικείμενο έχει ένα ηλεκτρικό φορτίο απέναντι από το φορτίο του ηλεκτροσκοπίου. Το κλειδί είναι να φορτίσετε το ηλεκτροσκόπιο με ένα ηλεκτρικό φορτίο γνωστού σημείου. Έτσι, απορρίπτοντας το θα είναι εφικτό να συναχθεί το σημάδι του ηλεκτρικού φορτίου του αντικειμένου που πλησιάζουμε στη συσκευή.

Τα ηλεκτροσκόπια είναι εξαιρετικά χρήσιμα για να διαπιστωθεί αν ένα σώμα είναι ηλεκτρικά φορτισμένο, επιπλέον να δίνει ενδείξεις σχετικά με το σημάδι του φορτίου και την ένταση του.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορία
  • 1.1 Εξέλιξη
• 2 Πώς λειτουργεί?
  • 2.1 Πώς είναι ηλεκτρικά φορτισμένο?
• 3 Τι είναι αυτό;?
• 4 Πώς να φτιάξετε ένα σπιτικό ηλεκτροσκόπιο?
  • 4.1 Διαδικασία
  • 4.2 Δοκιμάστε το ηλεκτροσκόπιο
• 5 Αναφορές

Ιστορία

Το ηλεκτροσκόπιο επινοήθηκε από τον αγγλικό ιατρό και φυσικό William Gilbert, ο οποίος ήταν ο φυσικός της αγγλικής μοναρχίας κατά τη διάρκεια της βασιλείας της Βασίλισσας Ελισάβετ Α '.

Ο Gilbert είναι επίσης γνωστός ως "ο πατέρας του ηλεκτρομαγνητισμού και του ηλεκτρισμού" χάρη στη μεγάλη συμβολή του στην επιστήμη κατά τον δέκατο έβδομο αιώνα. Κατασκεύασε το πρώτο γνωστό ηλεκτροσκόπιο το έτος 1600, με σκοπό να εμβαθύνει τα πειράματά του σε ηλεκτροστατικά φορτία.

Το πρώτο ηλεκτροσκόπιο, που ονομάζεται versorium, ήταν μια συσκευή που αποτελείται από μια μεταλλική βελόνα, η οποία περιστρέφεται ελεύθερα σε ένα βάθρο.

Η διαμόρφωση του οπισθίου ήταν πολύ παρόμοια με αυτή της βελόνας πυξίδας, αλλά στην περίπτωση αυτή η βελόνα δεν μαγνητίζεται. Τα άκρα της βελόνας διαφοροποιήθηκαν οπτικά το ένα από το άλλο. Επιπλέον, το ένα άκρο της βελόνας είχε θετικό φορτίο και το άλλο είχε αρνητικό φορτίο.

Ο μηχανισμός δράσης του οπίσθιο βασίστηκε στα φορτία που προκαλούνται στα άκρα της βελόνας, μέσω ηλεκτροστατικής επαγωγής. Έτσι, ανάλογα με το άκρο της βελόνας που ήταν πιο κοντά στο επόμενο αντικείμενο, η αντίδραση αυτού του άκρου θα ήταν να δείχνει ή να απωθεί το αντικείμενο με τη βελόνα.

Αν το αντικείμενο είχε θετικό φορτίο, αρνητικό τελών κινητής τηλεφωνίας στο μέταλλο θα πρέπει να συντάσσεται με το αντικείμενο, και το αρνητικά φορτισμένο τελικό σημείο προς το σώμα για να προκαλέσει αντίδραση στην versorium.

Διαφορετικά, αν το αντικείμενο είχε αρνητικό φορτίο, ο πόλος που προσελκύστηκε στο αντικείμενο θα ήταν το θετικό άκρο της βελόνας.

Εξέλιξη

Στα μέσα του 1782 εκκρεμούν Ιταλός φυσικός Alessandro Volta (1745-1827) κατασκευάστηκε συμπύκνωσης ηλεκτροσκοπίου, η οποία είχε σημαντική ευαισθησία για την ανίχνευση ηλεκτρικών φορτίων που ηλεκτροσκοπίων τότε δεν ανιχνεύεται.

Ωστόσο, η μεγαλύτερη εκ των προτέρων ήρθε από το χέρι ηλεκτροσκοπίου μαθηματικός και αστρονόμος της Γερμανίας Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), ο οποίος εφηύρε το φύλλο χρυσού ηλεκτροσκοπίου.

Η διαμόρφωση αυτού του ηλεκτροσκοπίου είναι πολύ παρόμοια με τη δομή που είναι γνωστή σήμερα: η συσκευή αποτελούταν από ένα γυάλινο κουδούνι που είχε μια μεταλλική σφαίρα στο άνω άκρο.

Με τη σειρά του, αυτή η σφαίρα συνδέθηκε μέσω ενός αγωγού με δύο φύλλα πολύ λεπτού χρυσού. Οι "χρυσές φραντζόλες" διαχωρίζονται ή συνδέονται μεταξύ τους ως ηλεκτροστατικά φορτισμένο σώμα.

Πώς λειτουργεί?

Ένα ηλεκτροσκόπιο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση στατικού ηλεκτρισμού σε κοντινά αντικείμενα, κάνοντας χρήση του φαινομένου διαχωρισμού των εσωτερικών ελασμάτων τους λόγω ηλεκτροστατικής απωθήσεως.

Ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να συσσωρευτεί στην εξωτερική επιφάνεια οποιουδήποτε σώματος, είτε με φυσικό φορτίο είτε με τρίψιμο.

Το ηλεκτροσκόπιο έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει την παρουσία αυτού του τύπου φορτίων, λόγω της μεταφοράς ηλεκτρονίων από πολύ φορτισμένες επιφάνειες σε λιγότερο ηλεκτρικά φορτισμένες επιφάνειες. Επιπλέον, ανάλογα με την αντίδραση των ελασμάτων, θα μπορούσε επίσης να δώσει μια ιδέα για το μέγεθος του ηλεκτροστατικού φορτίου του περιβάλλοντος αντικειμένου.

Η σφαίρα που βρίσκεται στο πάνω μέρος του ηλεκτροσκοπίου λειτουργεί ως οντότητα λήψης του ηλεκτρικού φορτίου του αντικειμένου μελέτης.

Φέρνοντας ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σώμα πιο κοντά στο ηλεκτροσκόπιο, θα αποκτήσει το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο από το σώμα. δηλαδή εάν προσεγγίσουμε ένα ηλεκτρικά φορτισμένο αντικείμενο με ένα θετικό σήμα, το ηλεκτροσκόπιο θα αποκτήσει το ίδιο φορτίο.

Εάν το ηλεκτροσκόπιο φορτίζεται προηγουμένως με γνωστή ηλεκτρική φόρτιση, θα συμβούν τα εξής:

- Αν το σώμα έχει το ίδιο φορτίο, τα μεταλλικά ελάσματα που βρίσκονται μέσα στο ηλεκτροσκόπιο θα διαχωριστούν το ένα από το άλλο, καθώς και τα δύο θα απωθούν.

- Αντιθέτως, αν το αντικείμενο έχει αντίθετο φορτίο, οι μεταλλικές νιφάδες στο κάτω μέρος της φιάλης θα παραμείνουν συνδεδεμένες μεταξύ τους..

Τα ελάσματα μέσα στο ηλεκτροσκόπιο πρέπει να είναι πολύ ελαφρά, έτσι ώστε το βάρος τους να εξισορροπείται από τη δράση ηλεκτροστατικών δυνάμεων απωθήσεως. Έτσι, μετακινώντας το αντικείμενο της μελέτης μακριά από το ηλεκτροσκόπιο, τα ελάσματα θα χάσουν την πόλωση και θα επιστρέψουν στη φυσική τους κατάσταση (κλειστά).

Πώς είναι ηλεκτρικά φορτισμένο?

Το γεγονός της ηλεκτρικής φόρτισης του ηλεκτροσκοπίου είναι απαραίτητο για να μπορέσουμε να προσδιορίσουμε τη φύση του ηλεκτρικού φορτίου του αντικειμένου που θα προσεγγίσουμε τη συσκευή. Εάν η φόρτιση του ηλεκτροσκοπίου δεν είναι γνωστή εκ των προτέρων, θα είναι αδύνατον να προσδιοριστεί αν το φορτίο του αντικειμένου είναι το ίδιο ή αντίθετο με το φορτίο.

Πριν από τη φόρτιση του ηλεκτροσκοπίου, πρέπει να είναι σε ουδέτερη κατάσταση. δηλαδή, με ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του. Για το λόγο αυτό προτείνεται η σύνδεση του ηλεκτροσκοπίου με τη γη πριν από τη διεξαγωγή της φόρτισης, για να διασφαλιστεί η ουδετερότητα του φορτίου της συσκευής.

Η εκφόρτιση του ηλεκτροσκοπίου μπορεί να πραγματοποιηθεί αγγίζοντας το με ένα μεταλλικό αντικείμενο, έτσι ώστε το τελευταίο να αποστραγγίζει το ηλεκτρικό φορτίο που υπάρχει στο ηλεκτροσκόπιο στη γη..

Υπάρχουν δύο τρόποι φόρτισης ενός ηλεκτροσκοπίου πριν από τη δοκιμή. Παρακάτω παρατίθενται οι πιο σχετικές πτυχές καθεμιάς από αυτές.

Με επαγωγή

Περιλαμβάνει τη φόρτιση του ηλεκτροσκοπίου χωρίς να υπάρχει άμεση επαφή με αυτό. δηλαδή μόνο προσεγγίζοντας ένα αντικείμενο του οποίου το φορτίο είναι γνωστό στη σφαίρα λήψης.

Με επαφή

Αγγίξτε απευθείας τη σφαίρα λήψης του ηλεκτροσκοπίου με ένα αντικείμενο με γνωστή φόρτιση.

Γιατί είναι;?

Τα ηλεκτροσκόπια χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν αν ένα σώμα είναι ηλεκτρικά φορτισμένο και να διακρίνει αν έχει αρνητικό φορτίο ή θετικό φορτίο. Σήμερα, τα ηλεκτροσκόπια χρησιμοποιούνται στον πειραματικό τομέα, για να δείξουν με τη χρήση τους την ανίχνευση ηλεκτροστατικών φορτίων σε ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα.

Μερικές από τις πιο σημαντικές λειτουργίες των ηλεκτροσκοπίων είναι οι εξής:

- Ανίχνευση ηλεκτρικών φορτίων σε κοντινά αντικείμενα. Αν το ηλεκτροσκόπιο αντιδρά στην προσέγγιση ενός σώματος, είναι επειδή το τελευταίο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο.

- Τύπος διακρίσεων ηλεκτρικό φορτίο έχοντας ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα, για να εκτιμήσει το άνοιγμα ή το κλείσιμο του ηλεκτροσκοπίου μετάλλου νιφάδες, ανάλογα με την αρχική ηλεκτρική ηλεκτροσκοπίου φορτίο.

- Το ηλεκτροσκόπιο χρησιμοποιείται επίσης για τη μέτρηση της ακτινοβολίας του περιβάλλοντος σε περίπτωση που υπάρχει γύρω από το ραδιενεργό υλικό, λόγω της ίδιας αρχής ηλεκτροστατικής επαγωγής.

- Αυτή η συσκευή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ποσότητας ιόντων που υπάρχουν στον αέρα, αξιολογώντας την ταχύτητα φόρτισης και εκφόρτισης του ηλεκτροσκοπίου μέσα σε ελεγχόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

Σήμερα ηλεκτροσκοπίων χρησιμοποιούνται ευρέως στην εργαστηριακή πρακτική στα σχολεία και τα πανεπιστήμια να δείξει στους μαθητές των διαφορετικών εκπαιδευτικών επιπέδων, χρησιμοποιώντας τη συσκευή ως ανιχνευτής ηλεκτροστατικών φορτίων.

Πώς να φτιάξετε ένα σπιτικό ηλεκτροσκόπιο?

Είναι πολύ εύκολο να φτιάξετε ένα σπιτικό ηλεκτροσκόπιο. Τα απαραίτητα στοιχεία είναι εύκολο να αποκτηθούν και η συναρμολόγηση του ηλεκτροσκοπίου είναι αρκετά γρήγορη.

Παρακάτω παρατίθενται τα σκεύη και τα υλικά που χρειάζονται για την κατασκευή ενός σπιτιού ηλεκτροσκοπίου σε 7 εύκολα βήματα:

- Μια γυάλινη φιάλη Πρέπει να είναι καθαρό και πολύ ξηρό.

- Φελλό για να σφραγίσει ερμητικά το μπουκάλι.

- Ένα χάλκινο σύρμα 14 μετρητών.

- Ένα σφυρί.

- Ένα ψαλίδι.

- Φύλλο αλουμινίου.

- Ένας κανόνας.

- Ένα μπαλόνι.

- Ένα πανί από μαλλί.

Διαδικασία

Βήμα 1

Κόψτε το χάλκινο σύρμα μέχρι να φτάσετε ένα τμήμα που υπερβαίνει τα 20 εκατοστά περίπου το μήκος του δοχείου.

Βήμα 2

Στρέψτε το ένα άκρο του σύρματος χαλκού, κάνοντας ένα είδος σπιράλ. Αυτό το μέρος θα εκτελέσει τις λειτουργίες της σφαίρας ανίχνευσης ηλεκτροστατικού φορτίου.

Αυτό το βήμα είναι πολύ σημαντικό, αφού η σπείρα θα διευκολύνει τη μετάδοση ηλεκτρονίων από το σώμα μελέτης στο ηλεκτροσκόπιο, λόγω της ύπαρξης μεγαλύτερης επιφάνειας.

Βήμα 3

Διασχίζει το φελλό με το νήμα χαλκού. Βεβαιωθείτε ότι το κυρτό τμήμα είναι προς την κορυφή του ηλεκτροσκοπίου.

Βήμα 4

Κάνετε μια ελαφρά κάμψη στο κάτω άκρο του σύρματος χαλκού, σε σχήμα L.

Βήμα 5

Κόψτε τα δύο ελάσματα αλουμινίου με τη μορφή τρίγωνων κατά προσέγγιση 3 εκατοστά στη βάση. Είναι σημαντικό και τα δύο τρίγωνα να είναι πανομοιότυπα.

Βεβαιωθείτε ότι τα ελάσματα είναι αρκετά μικρά ώστε να μην έρχονται σε επαφή με τα εσωτερικά τοιχώματα της φιάλης.

Βήμα 6

Περιλαμβάνει μια μικρή τρύπα στην επάνω γωνία κάθε φύλλου και εισάγει και τα δύο τεμάχια αλουμινίου στο κάτω άκρο του σύρματος χαλκού.

Προσπαθήστε να κρατήσετε όσο το δυνατόν πιο ομαλή τις ολίσθησης αλουμινίου. Εάν τα τρίγωνα αλουμινίου σπάσουν ή συρρικνωθούν πάρα πολύ, είναι καλύτερα να επαναλάβετε τα δείγματα μέχρι να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Βήμα 7

Τοποθετήστε το φελλό στην επάνω άκρη της φιάλης, πολύ προσεκτικά, έτσι ώστε τα ελάσματα αλουμινίου να μην αλλοιώσουν ή να χάσουν το συγκρότημα.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό τα δύο ελάσματα να έρχονται σε επαφή όταν σφραγίζουν το δοχείο. Εάν δεν συμβαίνει αυτό, τότε πρέπει να τροποποιήσετε την κάμψη του σύρματος χαλκού έως ότου τα φύλλα αγγίζουν το ένα το άλλο.

Δοκιμάστε το ηλεκτροσκόπιο σας

Για να το αποδείξετε, μπορείτε να εφαρμόσετε τις θεωρητικές έννοιες που περιγράφηκαν προηγουμένως σε όλο το άρθρο, όπως περιγράφεται παρακάτω:

- Βεβαιωθείτε ότι το ηλεκτροσκόπιο δεν είναι φορτισμένο: Για να το κάνετε αυτό, αγγίξτε το με μια μεταλλική ράβδο για να εξαλείψετε τυχόν απομένουσα φόρτιση στη συσκευή.

- Φορτίζει ηλεκτρικά ένα αντικείμενο: τρίβει ένα μπαλόνι σε ένα μάλλινο ύφασμα για να φορτώσει την επιφάνεια του ηλεκτροστατικού μπαλονιού φορτίου.

- Προσέγγιση του αντικειμένου που φορτώνεται στον σπειροειδή χάλκινο: Με αυτή την πρακτική το ηλεκτροσκόπιο θα φορτιστεί με επαγωγή και τα ηλεκτρόνια του σφαιριού θα μεταφερθούν στο ηλεκτροσκόπιο.

- Παρατηρήστε την αντίδραση των μεταλλικών ελασμάτων: τα τρίγωνα του φύλλου αλουμινίου θα απομακρυνθούν ο ένας από τον άλλο, καθώς και τα δύο φύλλα μοιράζονται ένα φορτίο με το ίδιο σήμα (αρνητικό σε αυτή την περίπτωση).

Προσπαθήστε να εκτελέσετε αυτόν τον τύπο δοκιμών σε ξηρές ημέρες, καθώς η υγρασία επηρεάζει συνήθως αυτό το είδος πειράματος στο σπίτι, επειδή καθιστά δύσκολη την διέλευση ηλεκτρονίων από τη μια επιφάνεια στην άλλη.

Αναφορές

1. Castillo, V. (s.f.). Τι προσφέρει ένα ηλεκτροσκόπιο: Ιστορικό, τύποι, λειτουργία και εξαρτήματα. Ανακτήθηκε από: paraquesirve.tv
2. Πώς να φτιάξετε ένα ηλεκτροσκόπιο (s.f.) Ανακτήθηκε από: en.wikihow.com
3. Πώς λειτουργεί ένα ηλεκτροσκόπιο (2017). Ανάκτηση από: como-funciona.co
4. Χρυσό ηλεκτροσκόπιο ψωμιού (s.f.). Ανάκτηση από: museocabrerapinto.es
5. Το ηλεκτροσκόπιο (2010). Ανακτήθηκε από: radioelectronica.es
6. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Ηλεκτροσκόπιο Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2016). Versorium. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org