ELEKTROSKOOPPI: HISTORIA, MITEN SE TOIMII, MIHIN SE ON TARKOITETTU - DUDAS - 2025

Electroscope on laite, jota käytetään havaitsemaan olemassaolon sähkövarausten lähellä oleviin esineisiin. Se osoittaa myös merkinnän sähkövarauksesta; eli jos se on negatiivinen tai positiivinen varaus. Tämä instrumentti koostuu metallitangosta, joka on rajoitettu lasipulloon.

Tämän sauvan alaosassa on kaksi erittäin ohutta metallilevyä (kulta tai alumiini). Tämä rakenne puolestaan ​​on suljettu eristemateriaalilla tehdyllä kansi, ja yläpäässä on pieni pallo, jota kutsutaan "keräilijäksi".

Kun lähestytään sähköisesti varautunutta ainetta sähkökoopilla, kokoonpanon alapäässä olevista metallilameista voidaan havaita kahden tyyppisiä reaktioita: jos lamellit on erotettu toisistaan, se tarkoittaa, että esineellä on sama sähkövaraus kuin sähkökoskooppi.

Toisaalta, jos lamellit tulevat yhteen, on merkki siitä, että esineellä on sähkövaraus vastapäätä sähkökoskoopin varausta. Tärkeintä on ladata sähkökooppi tunnetun merkin sähkövarauksella; siten hävittämällä on mahdollista päätellä merkin esineen sähkövarauksesta, jonka tuomme laitteeseen.

Elektroskoopit ovat erittäin hyödyllisiä määritettäessä onko kehon sähkövaraus, samoin kuin vihjeitä varauksen merkistä ja varauksen voimakkuudesta.

Historia

Sähköskoopin keksi englantilainen lääkäri ja fyysikko William Gilbert, joka toimi fyysikkona Englannin monarkialla kuningatar Elizabeth I: n hallinnon aikana.

Gilbert tunnetaan myös nimellä "sähkömagneettisuuden ja sähkön isä", mikä johtuu hänen suuresta panoksestaan ​​tieteeseen 1700-luvulla. Hän rakensi ensimmäisen tunnetun elektroskoopin vuonna 1600 syventääkseen kokeitaan sähköstaattisista varauksista.

Ensimmäinen sähköoskooppi, nimeltään versorium, oli metalli-neulasta koostuva laite, joka pyörii vapaasti jalustalla.

Versoriumin kokoonpano oli hyvin samanlainen kuin kompassinneula, mutta tässä tapauksessa neulaa ei magnetoitu. Neulan päät erotettiin visuaalisesti toisistaan; Lisäksi neulan toinen pää oli varautunut positiivisesti ja toinen negatiivisesti.

Versoriumin toimintamekanismi perustui neulan päissä indusoituihin varauksiin sähköstaattisella induktiolla. Siten riippuen neulan päästä, joka oli lähinnä naapurikohtaa, kyseisen pään reaktio olisi osoittaa tai hylätä esine neulalla.

Jos esine oli positiivisesti varautunut, metallin negatiiviset liikkuvat varaukset vetoavat esinettä kohti, ja negatiivisesti varautunut pää osoittaisi vartaloa kohti, joka indusoi reaktion versoriumissa.

Muussa tapauksessa, jos esine oli negatiivisesti varautunut, esineeseen kiinnitetty napa olisi neulan positiivinen pää.

evoluutio

Vuoden 1782 puolivälissä kuuluisa italialainen fyysikko Alessandro Volta (1745-1827) rakensi kondenssielektroskoopin, jolla oli tärkeä herkkyys havaita sähkövarauksia, joita tuon ajan elektroskoopit eivät havainneet.

Suurin edistysaskel elektroskoopilla tapahtui kuitenkin saksalaisen matemaatikon ja tähtitieteilijä Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenbergerin (1765-1831) käsillä, joka keksi kultafoliosähköskoopin.

Tämän sähköoskoopin kokoonpano on hyvin samanlainen kuin nykyään tunnettu rakenne: laite koostui lasikellosta, jonka yläosassa oli metallinen pallo.

Tämä pallo puolestaan ​​oli kytketty johtimen kautta kahteen erittäin ohueseen kultalevyyn. "Kultaiset leivät" erottuivat tai liittyivät toisiinsa, kun sähköstaattisesti varautunut kappale lähestyi.

Kuinka se toimii?

Sähköskooppi on laite, jota käytetään staattisen sähkön havaitsemiseksi lähellä olevissa kohteissa hyödyntäen ilmiötä, jonka mukaan niiden sisäiset lamellit erottuvat staattisesta heikentymisestä.

Staattinen sähkö voi kertyä minkä tahansa kehon ulkopinnalle joko luonnollisella varauksella tai hankaamalla.

Elektroskooppi on suunniteltu havaitsemaan tämäntyyppisten varausten esiintyminen johtuen elektronien siirtymisestä voimakkaasti varautuneilta pinnoilta vähemmän sähköisesti varautuneille pinnoille. Lisäksi lamellien reaktiosta riippuen se voisi myös antaa kuvan ympäröivän esineen sähköstaattisen varauksen suuruudesta.

Elektroskoopin yläosassa oleva pallo toimii vastaanottoyksikkönä tutkittavan kohteen sähkövaraukselle.

Tuomalla sähköisesti varautunut kappale lähemmäs elektroskooppia, se saa saman sähköisen varauksen kuin runko; ts. jos lähestymme positiivisesti merkittyä sähköisesti varautunutta objektia, sähköskooppi saa saman varauksen.

Jos elektroskooppi on ennalta ladattu tunnetulla sähkövarauksella, tapahtuu seuraava:

- Jos rungossa on sama varaus, elektroskoopin sisällä olevat metallilamellit erottuvat toisistaan, koska molemmat hylkivät toisiaan.

- Sitä vastoin, jos esineellä on päinvastainen varaus, pullon pohjassa olevat metallilamellit pysyvät kiinnitettyinä toisiinsa.

Elektroskoopin sisällä olevien lamellien on oltava erittäin kevyitä, jotta niiden paino tasapainottuu sähköstaattisten heijastusvoimien vaikutuksella. Siksi, siirtämällä tutkittavaa kohdetta pois elektroskoopista, lamellit menettävät polarisaationsa ja palautuvat luonnolliseen tilaansa (kiinni).

Kuinka se on sähköisesti ladattu?

Sähköoskoopin lataaminen sähköisesti on välttämätöntä, jotta pystymme määrittämään laitteen sähkövarauksen luonteen, jota lähestymme laitteeseen. Jos elektroskoopin varausta ei tunneta etukäteen, on mahdotonta selvittää, onko esineessä oleva varaus sama tai samanlainen kuin tämä varaus.

Ennen sähköoskoopin lataamista sen on oltava vapaa-tilassa; eli saman verran protoneja ja elektroneja sisällä. Tästä syystä on suositeltavaa kytkeä elektroskooppi maahan ennen lataamista laitteen varauksen neutraalisuuden varmistamiseksi.

Elektroskooppi voidaan purkaa koskettamalla sitä metalliesineeseen siten, että viimeksi mainittu tyhjentää sähkökoopin sisällä olevan sähkövarauksen maahan.

Sähköoskooppia voidaan ladata kahdella tavalla ennen sen testaamista. Kunkin näistä merkityksellisimmät näkökohdat on kuvattu alla.

induktiivisesti

Kyse on sähköoskoopin lataamisesta muodostamatta suoraa kosketusta sen kanssa; toisin sanoen lähestyy vain sellaista kohdetta, jonka varaus on vastaanottavalle pallon tiedolle.

Yhteyden kautta

Kosketa suoraan sähköoskoopin vastaanottopalloa esineellä, jolla on tunnettu varaus.

Mitä varten se on?

Elektroskooppeja käytetään määrittämään, onko ruumiin sähkövaraus, ja erottamaan, onko sillä negatiivinen vai positiivinen varaus. Elektroskooppeja käytetään tällä hetkellä kokeellisessa kentässä esimerkiksi niiden käytöstä sähköstaattisten varausten havaitsemisesta sähköisesti varautuneissa kappaleissa.

Jotkut elektroskooppien näkyvimmistä toiminnoista ovat seuraavat:

- Läheisten esineiden sähkövarausten havaitseminen. Jos sähkökoskooppi reagoi kehon lähestymiseen, syynä on, että viimeksi mainittu on sähköisesti varautunut.

- Sähköisesti varautuneiden kappaleiden sähkövarauksen tyypin syrjintä arvioitaessa elektroskoopin metallilamellien avautumista tai sulkeutumista, riippuen elektroskoopin alkuperäisestä sähkövarauksesta.

- Elektroskooppia käytetään myös mittaamaan ympäristön säteilyä, jos ympäristössä on radioaktiivista ainetta saman staattisen induktion periaatteen takia.

- Tätä laitetta voidaan käyttää myös mittaamaan ilmassa olevien ionien määrää arvioimalla elektroskoopin varaus- ja purkausnopeus hallitussa sähkökentässä.

Nykyään elektroskooppeja käytetään laajalti laboratoriokäytännöissä kouluissa ja yliopistoissa osoittaakseen eri koulutustason opiskelijoille tämän laitteen käytön sähköstaattisena varauksenilmaisimena.

Kuinka tehdä kotitekoinen sähköskooppi?

Kotitekoisen sähköskoopin valmistaminen on erittäin helppoa. Tarvittavat elementit hankitaan helposti ja sähkökoopin kokoaminen on melko nopeaa.

Alla on lueteltu välineet ja materiaalit, joita tarvitaan kotitekoisen sähköskoopin rakentamiseen 7 helpossa vaiheessa:

- Lasipullo. Sen on oltava puhdas ja erittäin kuiva.

- Korkki pullon sulkemiseksi ilmatiiviisti.

- 14 mittarin kuparilanka.

- Pihdit.

- Sakset.

- Kalvo.

- Sääntö.

- Ilmapallo.

- villakangas.

Prosessi

Vaihe 1

Leikkaa kuparilankaa, kunnes saat osan, joka on noin 20 senttimetriä pidempi kuin astian pituus.

Vaihe 2

Kierrä kuparilangan toinen pää tekemällä eräänlainen spiraali. Tämä osa toimii sähköstaattisen varauksen ilmaisupallona.

Tämä vaihe on erittäin tärkeä, koska spiraali helpottaa elektronien siirtoa tutkimuskappaleesta elektroskooppiin, koska olemassa on suurempi pinta-ala.

Vaihe 3

Mene korkin läpi kuparilangan kanssa. Varmista, että kiharaosa on kohti elektroskoopin yläosaa.

Vaihe 4

Tee pieni taivutus kuparilangan alapäähän L-muodossa.

Vaihe 5

Leikkaa kaksi alumiinifolioa noin 3 senttimetrin pituisiksi kolmioiksi. On tärkeää, että molemmat kolmiot ovat identtiset.

Varmista, että lamellit ovat niin pienet, etteivät ne pääse kosketuksiin pullon sisäseinämien kanssa.

Vaihe 6

Aseta pieni reikä kummankin kalvon yläkulmaan ja työnnä molemmat alumiinipalat kuparilangan alaosaan.

Yritä pitää foliolevyt mahdollisimman sileinä. Jos alumiinikolmio hajoaa tai rypistyy liikaa, on parasta toistaa näytteitä, kunnes haluttu vaikutus on saavutettu.

Vaihe 7

Aseta korkki pullon yläreunaan erittäin huolellisesti, jotta alumiinikalvot eivät vaurioidu tai valmistettu kokonaisuus katoaa.

On erittäin tärkeää, että molemmat lamellit ovat kosketuksissa säiliön sulkemiseen. Jos näin ei ole, joudut muuttamaan kuparilangan taipumista, kunnes levyt koskettavat toisiaan.

Testaa sähkökoskooppi

Todistaaksesi sen, voit soveltaa artikkelissa aiemmin kuvailtuja teoreettisia käsityksiä seuraavassa yksityiskohtaisesti:

- Varmista, että elektroskooppia ei ole ladattu: koskettamalla sitä metallitangolla poistaaksesi laitteen jäljellä olevan varauksen.

- Lataa esine sähköisesti: hiero ilmapalloa villakankaalla, jotta ilmapallo pintaan laitetaan sähköstaattisella varauksella.

- Tuo ladattu esine lähemmäksi kuparikierrettä: tällä käytöllä elektroskooppi latautuu induktiolla, ja maapallon elektronit siirretään elektroskooppiin.

- Tarkkaile metallilevyjen reaktiota: alumiinifoliokolmiot liikkuvat toisistaan, koska molemmilla levyillä on saman merkin varaus (tässä tapauksessa negatiivinen).

Yritä suorittaa tämäntyyppinen testi kuivina päivinä, koska kosteudella on taipumus vaikuttaa tämän tyyppiseen kotikokeiluun, koska se vaikeuttaa elektronien siirtymistä pinnalta toiselle.

Viitteet

1. Castillo, V. (sf). Mikä on elektroskooppi: historia, tyypit, toiminta ja osat. Palautettu osoitteesta: paraquesirve.tv
2. Kuinka tehdä elektroskooppi (nd). Palautettu osoitteesta: es.wikihow.com
3. Kuinka sähkökoskooppi toimii (2017). Palautettu osoitteesta: como-funciona.co
4. Kultalehtielektroskooppi (toinen). Palautettu osoitteesta: museocabrerapinto.es
5. Elektroskooppi (2010). Palautettu: radioelectronica.es
6. Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2018). Electroscope. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2016). Versorium. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org