Обычно электроскоп сделан из двух полосок золотой фольги в стеклянном сосуде, редко у кого имеется и, как правило, недоступен обычным ученикам. В этой статье я расскажу вам как в домашних условиях сделать электроскоп из подручных материалов. Электроскоп – это инструмент, позволяющий обнаружить электрозаряд, им легко и просто пользоваться.
Общие сведения о приборе
В быту довольно часто можно столкнуться с таким явлением, как наэлектризованность. Она возникает в результате определённых действий с двумя разнородными предметами. Это может быть трение, придавливание, наматывание, раскалывание. В результате таких действий, с физической точки зрения, происходит нарушение внутриатомного равенства из-за перераспределения отрицательно заряженных частиц — электронов.
Изучением распределения электрических зарядов занимается электростатика. Считается, что первым обнаружил способность веществ взаимодействовать между собой после трения Фалес Милетский. Он выяснил, что если потереть шерсть о янтарь, то последний начинает притягивать к себе различные малые тела, например, кусочки бумаги, пылинки. Природу явления на то время греческий философ объяснить не смог.
В 1600 году Уильям Гилберт занялся изучением этого явления и ввёл понятие «электричество». А через 63 года Отто фон Герике создал устройство, с помощью которого обнаружил, что тела могут не только притягиваться, но и отталкиваться. Дальнейшие опыты подтвердили его эксперимент. Так, в 1733 году Дюфе разделил электричество на два типа:
- стеклянное;
- смоляное.
Прибор, позволяющий не только наблюдать взаимодействие элементарных частиц, но и оценить их значение, сконструировал французский инженер Шарль Кулон. Его измеритель, собранный в 1784 году, был довольно чувствительным и получил название «крутильные весы». Конструкция устройства состояла из изолируемого стержня, подвешенного на упругой нити в прозрачной закрытой ёмкости. По диаметру колбы была нанесена шкала, а нить закреплялась к сфере. Поднося к шару различные наэлектризованные предметы, инженер определял, на какую величину отклоняется стержень.
Весы Кулона в дальнейшем были усовершенствованы. Вместо них, сегодня используют точные электронные устройства с логическими микросхемами. Но перед их изобретением появились такие приборы, как электроскоп и электромер. Это довольно простые устройства, используемые чаще всего в учебных заведениях при объяснении взаимодействия зарядов.
Зарядка электроскопа
Наличие электрической зарядки прибора требуется для определения природы импульса исследуемого предмета, куда подносят оборудование. Если заряд электрометра предварительно не узнать, то не получится определить, является ли нагрузка на теле такой же либо она противоположна.
Перед зарядом оборудования оно должно находиться в нейтральном состоянии — быть внутри с одинаковым количеством электронов и протонов. Поэтому, перед тем как заряжать, необходимо установить устройство на пол и подключить электрометр к заземлению, так можно обеспечить нейтральность нагрузки прибора. Разрядку оборудования можно произвести, если прикоснуться к нему металлическим предметом.
Существует несколько способов зарядки прибора перед проведением испытаний:
История создания
Впервые доклад об изобретении электроскопа написал физик и врач Вильям Гилберт, работавший в Великобритании при правлении Елизаветы Первой. Этот ученый также является «отцом» электромагнетизма за счет большого вклада в науку в XVII столетии. Он создал первое устройство в 1601 г. для углубления опытов с электричеством.
Первый прибор, который назывался версориум, представлял собой конструкцию, где металлическая иголка свободно вращалась на специальном пьедестале.
Конфигурация этого устройства сильно напоминала обычный компас, однако здесь была не намагниченная игла. Ее концы зрительно отличались между собой. Помимо этого, одно окончание имело отрицательный заряд, а второе — положительный.
Принцип работы был основан на импульсах, которые возникали на концах благодаря электромагнитной индукции. То есть с учетом того, какой стороной иголка располагалась максимально близко к предмету, реакция конца заключалась в том, чтобы отталкиваться или притягиваться к объекту.
В начале 1783 г. знаменитый физик из Италии Алессандро Вольта создал конденсационный электрометр, обладающий повышенной чувствительностью для определения электрозарядов.
Но самых больших успехов добился астроном и математик из Германии Иоганн Готтлиба, он изобрел золотой листовой прибор. Рисунок этого устройства напоминает конструкцию, которая используется в наше время. Оборудование имело стеклянный колокол со стальной сферой сверху. При этом последняя соединялась проводником с двумя тонкими золотыми листами. Пластины соединялись или расходились с учетом приближения электрического заряженного предмета.
Общая информация и краткий принцип действия
Что же такое электроскоп и зачем он нужен? Данное устройство способно определять имеющийся электрический заряд. Определить его наличие этот нехитрый прибор сможет, даже если заряд очень слабый. Как сделать электроскоп в домашних условиях, чтобы он не уступал по качеству заводским типам?
Для того чтобы создать качественную вещь, необходимо понимать, как она работает. Основной принцип функционирования устройства лежит в том, что одноименно заряженные тела будут взаимно отталкиваться друг от друга. Это довольно простой и известный закон среди людей, работающих в этой сфере. Так как прибор будет самодельного производства, то в качестве тел будут использоваться либо куски фольги, либо креповой бумаги. Как сделать электроскоп в домашних условиях из фольги и еще нескольких элементов?
Изготовление своими руками
Изготовить самостоятельно простейший электроскоп довольно просто. Требуемые детали легко купить, а сборка производится очень быстро.
Необходимые материалы:
Вначале нужно отрезать медную проволоку длиной около 25 см. Один ее конец сгибается в форме спирали. Он будет играть роль сферы приемника электрического заряда. Этот этап важен, поскольку спираль способствует передаче электронов от изучаемого объекта к электрометру из-за своей большой площади. Проделайте в пробке отверстие и проденьте проволоку. Сделайте L-образный изгиб снизу.
Обрежьте две пластины из фольги в виде треугольника длиной приблизительно 4 см. Главное, чтобы эти ламели были одинаковые. Удостоверьтесь, что они достаточного размера, чтобы не касаться внутренней поверхности банки. На проволоку крепят пластины через предварительно проделанные два отверстия в фольге.
Нужно постараться сделать скольжение ламелей максимально плавным. Закройте осторожно пробкой банку, чтобы треугольники не повредились и не испортили сборку.
Обе пластины должны находиться в контакте друг с другом при герметизации емкости. Если соединение отсутствует, то нужно изменить изгиб проволоки, пока ламели не будут соприкасаться между собой.
Как сделать электроскоп
Для домашнего электроскопа понадобится проволока или гвоздь, фольга, любой прозрачный стеклянный сосуд. Лучше всего взять банку с крышкой.
Последовательность действий:
- В крышке необходимо проделать отверстие, в которое будет пролезать гвоздь или проволока. Для этого можно воспользоваться острой спицей, шилом или тонким сверлом.
- Нижнюю часть проволоки или гвоздя нужно загнуть в форме крючка и просунуть в отверстие крышки.
- На крючке гвоздя или проволоки размещается полоска папирусной бумаги или фольга.
- Чтобы электроскоп был восприимчивее к самым маленьким зарядом, необходимо свободный конец гвоздя или проволоки скрутить в улитку или сделать шарик из фольги.
- После банка закручивается крышкой. Электроскоп готов к использованию.
Чтобы проверить электроскоп на работоспособность необходимо поднести к открытому концу прибора заряженный предмет. Например, это может быть наэлектризованная расческа. При этом лепестки фольги в банке должны приподниматься. Можно провесить работу с помощью касания пальца, листочки фольги также должны отталкиваться, так как через тело протекает электрический заряд.
Для чего это??
Электроскопы используются, чтобы определить, является ли тело электрически заряженным, и различить, имеет ли оно отрицательный заряд или положительный заряд. В настоящее время электроскопы используются в экспериментальной области, чтобы наглядно продемонстрировать с их помощью обнаружение электростатических зарядов в электрически заряженных телах..
Читайте также: Для чего нужна сетка арматурная
Некоторые из наиболее важных функций электроскопов следующие:
— Обнаружение электрических зарядов в близлежащих объектах. Если электроскоп реагирует на приближение тела, то это потому, что последний электрически заряжен.
— Различение типа электрического заряда, которым обладают электрически заряженные тела, при оценке открытия или закрытия металлических пластин электроскопа в зависимости от начального электрического заряда электроскопа.
— Электроскоп также используется для измерения излучения окружающей среды в случае наличия радиоактивного материала из-за того же принципа электростатической индукции..
— Это устройство также можно использовать для измерения количества ионов, присутствующих в воздухе, путем оценки скорости заряда и разряда электроскопа в контролируемом электрическом поле..
Сегодня электроскопы широко используются в лабораторных условиях в школах и университетах, чтобы продемонстрировать учащимся различных уровней образования использование этого устройства в качестве детектора электростатического заряда..
Принцип работы
Электрометр — это прибор, который используется для выявления статического электричества около находящихся предметов, использует эффект соединения внутренних тонких металлических листов из-за электростатического притяжения. Статическое поле появляется на внешней части объекта за счет трения или происходящей нагрузки.
Устройство предназначается для определения наличия типа заряда с помощью переноса электронов с сильно заряженных участков на разряженные поверхности. Помимо этого, с учетом реакции пластин это позволяет определить величину электрического импульса предмета. Сфера, которая находится сверху прибора, является приемником заряда предмета изучения.
При приближении электростатически заряженного объекта ближе к устройству оно получит такой же электрозаряд от предмета. То есть, если подойти к объекту, который положительно заряжен, прибору передастся такой же заряд.
Если электрометр уже имел известный электрический импульс, можно увидеть следующее:
Металлические листы в приборе должны иметь легкий вес, чтобы их масса могла сбалансировать воздействие электрических сил отторжения. Так, если отодвигать предмет изучения от устройства, в пластинах снижается поляризация и они становятся в естественное положение («закрываются»).
Принцип работы электроскопа
В домашних условиях можно повторить простейший вариант электроскопа, который был раньше очень популярен. Он состоял из двух золотых полосок фольги, подвешенных на металлический стержень в стеклянной колбе.
На металлическом стержне находился шарик, к которому подносились различные предметы. Если предмет был заряжен, то золоте листочки расходились. Например, отрицательно заряженные частицы перешли с предмета на металлический стержень, а далее по нему добрались до листочков фольги. Благодаря легкости последних, они без труда реагировали на незначительные заряды.
Если сообщить электроскопу заряд, а после коснуться незаряженным металлическим шариком стержня, то листочки будут тянуться к друг другу. Это происходит из-за того, что часть заряда снимается внешним предметом. Если взять шарик еще большего диаметра, то листочку будут притягиваться еще сильнее.
