אלקטרוסקופ: היסטוריה, איך זה עובד, בשביל מה הוא מיועד - דודס - 2025

אלקטרוסקופ הוא מכשיר המשמש לזהות את קיומו של מטענים חשמליים על עצמים קרובים. זה גם מציין את סימן המטען החשמלי; כלומר אם מדובר במטען שלילי או חיובי. מכשיר זה מורכב ממוט מתכת המובא בתוך בקבוק זכוכית.

למוט זה שני יריעות מתכת דקות מאוד (זהב או אלומיניום) המחוברים בחלקו התחתון. בתורו, מבנה זה אטום בחיפוי העשוי מחומר מבודד, ובקצה העליון יש לו כדור קטן המכונה "אספן".

כאשר ניגשים לחפץ טעון חשמלי לאלקטרוסקופ, ניתן לראות עד שני סוגים של תגובות על ידי למטלות המתכת שנמצאו בקצה התחתון של התצורה: אם הלמלות מופרדות זו מזו, המשמעות היא שלאובייקט יש מטען חשמלי זהה מאשר האלקטרוסקופ.

מצד שני, אם האמנויות מתלכדות זה מעיד כי לאובייקט יש מטען חשמלי הפוך למטען האלקטרוסקופ. המפתח הוא לטעון את האלקטרוסקופ במטען חשמלי של סימן ידוע; לפיכך, על ידי השלכה ניתן יהיה להסיק את הסימן לטעינה החשמלית של העצם שאנו מביאים למכשיר.

אלקטרוסקופים יעילים ביותר לקביעת האם גוף טעון חשמלי, כמו גם לתת רמזים לגבי סימן המטען ועוצמת המטען.

הִיסטוֹרִיָה

את האלקטרוסקופ הומצא על ידי הרופא והפיזיקאי האנגלי וויליאם גילברט, ששימש פיסיקאי למלוכה האנגלית בתקופת מלכתה של אליזבת הראשונה.

גילברט ידוע גם בשם "אבי האלקטרומגנטיות והחשמל" בזכות תרומתו הרבה למדע במהלך המאה ה -17. הוא בנה את האלקטרוסקופ הראשון הידוע בשנת 1600, במטרה להעמיק את הניסויים שלו על מטענים אלקטרוסטטיים.

האלקטרוסקופ הראשון, שנקרא ורסוריום, היה מכשיר המורכב ממחט מתכת, אשר הסתובב בחופשיות על הדום.

התצורה של הוורסוריום הייתה דומה מאוד לזו של מחט מצפן, אך במקרה זה המחט לא הייתה ממוגנטת. קצות המחט נבדלו זה מזה חזותית; יתר על כן, קצה אחד של המחט היה טעון חיובי והשני טעון שלילי.

מנגנון הפעולה של הוורסטוריום התבסס על המטענים הנגרמים בקצות המחט, באמצעות אינדוקציה אלקטרוסטטית. לפיכך, תלוי בקצה המחט שהיה הכי קרוב לאובייקט השכן, התגובה של אותו סוף תהיה לכוון או להדוף את האובייקט בעזרת המחט.

אם החפץ היה טעון באופן חיובי, המטענים הנעים השליליים על המתכת היו נמשכים לכיוון האובייקט, והקצה המטען השלילי היה מכוון לעבר הגוף וגורם לתגובה בסביבתית.

אחרת, אם החפץ היה טעון שלילי, הקוטב שנמשך לאובייקט יהיה הקצה החיובי של המחט.

אבולוציה

באמצע 1782 בנה הפיזיקאי האיטלקי הבולט אלסנדרו וולטה (1745-1827) את האלקטרוסקופ העיבוי, שהיה לו רגישות חשובה לגילוי מטענים חשמליים שהאלקטרוסקופים של אותה תקופה לא גילו.

עם זאת, ההתקדמות הגדולה ביותר של האלקטרוסקופ הגיעה מידיו של המתמטיקאי והאסטרונום הגרמני יוהן גוטליב פרידריך פון בוהננברגר (1765-1831), שהמציא את האלקטרוסקופ נייר זהב.

התצורה של אלקטרוסקופ זה דומה מאוד למבנה הידוע כיום: המכשיר כלל פעמון זכוכית שהיה לו כדור מתכתי בחלקו העליון.

בתורו, כדור זה היה מחובר דרך מוליך לשני יריעות זהב דקות מאוד. "כיכרות הזהב" נפרדו או התחברו זו לזו כשגוף טעון אלקטרוסטטי התקרב.

איך זה עובד?

אלקטרוסקופ הוא מכשיר המשמש לגילוי חשמל סטטי בחפצים סמוכים, ועושה שימוש בתופעת הפרדת ה Lamellae הפנימית שלהם בגלל הדחייה אלקטרוסטטית.

ניתן לצבור חשמל סטטי על המשטח החיצוני של כל גוף, בין אם באמצעות מטען טבעי או באמצעות שפשוף.

האלקטרוסקופ נועד לגלות את נוכחותם של מטענים מסוג זה, עקב העברת אלקטרונים ממשטחים טעונים מאוד למשטחים פחות טעונים חשמלית. יתרה מזאת, תלוי בתגובת הזרוע, זה יכול גם לספק מושג לגבי גודל המטען האלקטרוסטטי של האובייקט שמסביב.

הכדור הממוקם בחלקו העליון של האלקטרוסקופ מתפקד כישות מקבלת למטען החשמלי של מושא המחקר.

על ידי קירוב גוף טעון חשמלי לאלקטרוסקופ הוא ירכוש את אותו מטען חשמלי כמו הגוף; כלומר, אם ניגש לחפץ טעון חשמלי עם סימן חיובי, האלקטרוסקופ ירכוש את אותו מטען.

אם האלקטרוסקופ טעון מראש במטען חשמלי ידוע, הדבר יקרה:

- אם לגוף מטען זהה, Lamellae המתכות בתוך האלקטרוסקופ ייפרדו זה מזה, מכיוון ששניהם ידחו זה את זה.

לעומת זאת, אם לאובייקט יש מטען הפוך, lamellae המתכתי בתחתית הבקבוק יישאר צמוד זה לזה.

הלמלות בתוך האלקטרוסקופ חייבות להיות קלות מאוד, כך שמשקלן יתאזן על ידי פעולת כוחות ההדחה האלקטרוסטטית. לפיכך, על ידי הזזת מושא הלימוד הרחק מהאלקטרוסקופ, יאבדו הזקיקים את קיטובם ויחזרו למצבם הטבעי (סגור).

איך הוא טעון חשמלי?

עובדת טעינת האלקטרוסקופ באופן חשמלי היא הכרחית בכדי להיות מסוגלת לקבוע את אופי המטען החשמלי של העצם אליו ניגש למכשיר. אם המטען האלקטרוסקופ לא ידוע מראש, לא ניתן יהיה לקבוע אם המטען על העצם שווה לאותו מטען או הפוך ממנו.

לפני טעינת האלקטרוסקופ הוא חייב להיות במצב ניטרלי; כלומר עם אותו מספר פרוטונים ואלקטרונים בפנים. מסיבה זו, מומלץ להארק את האלקטרוסקופ לפני הטעינה, כדי להבטיח את נייטרליות המטען של המכשיר.

ניתן לפרוק את האלקטרוסקופ על ידי נגיעה באובייקט מתכת כך שהאחרון ינקז את המטען החשמלי בתוך האלקטרוסקופ לקרקע.

ישנן שתי דרכים לטעון אלקטרוסקופ לפני בדיקתו. להלן ההיבטים הרלוונטיים ביותר של כל אחד מהם.

באופן אינדוקטיבי

מדובר על טעינת האלקטרוסקופ מבלי ליצור קשר ישיר עמו; כלומר, רק ניגשים לאובייקט שהמטען שלו ידוע לתחום הקולט.

באמצעות קשר

על ידי נגיעה ישירה בספירה הקולטת של האלקטרוסקופ עם חפץ בעל מטען ידוע.

לשם מה זה?

אלקטרוסקופים משמשים כדי לקבוע אם גוף טעון חשמלי, ולהבדיל אם יש לו מטען שלילי או חיובי. נכון לעכשיו משתמשים באלקטרוסקופים בתחום הניסוי, כדי להמחיש באמצעות השימוש בהם איתור מטענים אלקטרוסטטיים בגופים טעונים חשמליים.

חלק מהתפקידים הבולטים של אלקטרוסקופים הם הבאים:

- איתור מטענים חשמליים על חפצים סמוכים. אם האלקטרוסקופ מגיב לגישה של גוף, זה בגלל שהאחרון טעון חשמלי.

- הבחנה בין סוג המטען החשמלי שיש בידי גופים טעונים חשמליים, בהערכת הפתיחה או הסגירה של למטלות המתכת של האלקטרוסקופ, תלוי במטען החשמלי הראשוני של האלקטרוסקופ.

- האלקטרוסקופ משמש גם למדידת קרינת הסביבה במקרה שישנו חומר רדיואקטיבי מסביב, מאותו עיקרון של אינדוקציה אלקטרוסטטית.

- ניתן להשתמש במכשיר זה גם למדידת כמות היונים שנמצאת באוויר, על ידי הערכת מהירות הטעינה והפריקה של האלקטרוסקופ בשדה חשמלי מבוקר.

כיום נעשה שימוש נרחב באלקטרוסקופים בפרקטיקות מעבדה בבתי ספר ובאוניברסיטאות, כדי להדגים לתלמידים ברמות השכלה שונות את השימוש במכשיר זה כגלאי טעינה אלקטרוסטטית.

איך להכין אלקטרוסקופ ביתי?

קל מאוד להכין אלקטרוסקופ ביתי. הרכיבים הדרושים נרכשים בקלות וההרכבה של האלקטרוסקופ די מהירה.

להלן הכלים והחומרים הדרושים לבניית אלקטרוסקופ ביתי בשבעה שלבים פשוטים:

- בקבוק זכוכית. זה צריך להיות נקי ויבש מאוד.

- פקק לאיטום הרמטית של הבקבוק.

- חוט נחושת בגודל 14 מד.

- צבת.

- מספריים.

- נייר כסף.

- חוק.

- בלון.

- בד צמר.

תהליך

שלב 1

חותכים את חוט הנחושת עד לקבלת חתך שאורכו כ 20 סנטימטרים מאורך המכולה.

שלב 2

סלסלו את הקצה האחד של חוט הנחושת, ועשו סוג של ספירלה. חלק זה ישמש כמשטח איתור המטען האלקטרוסטטי.

שלב זה חשוב מאוד, מכיוון שהספירלה תאפשר העברת אלקטרונים מגוף המחקר לאלקטרוסקופ, עקב קיומו של שטח פנים גדול יותר.

שלב 3

עברו דרך הפקק עם חוט הנחושת. ודא שהחלק המתולתל נמצא לכיוון החלק העליון של האלקטרוסקופ.

שלב 4

בצע כיפוף קל בקצה התחתון של חוט הנחושת, בצורת L.

שלב 5

חותכים את שני נייר האלומיניום למשולשים באורך של כשלושה סנטימטרים. חשוב ששני המשולשים זהים.

וודאו שהלמולות קטנות מספיק כדי לא לבוא במגע עם הקירות הפנימיים של הבקבוק.

שלב 6

כלול חור קטן בפינה העליונה של כל נייר כסף והכניס את שתי חתיכות האלומיניום לקצה התחתון של חוט הנחושת.

נסה לשמור על סדיני הנייר חלקים ככל האפשר. אם משולשי האלומיניום נשברים או מתקמטים יותר מדי, עדיף לחזור על הדגימות עד לקבלת האפקט הרצוי.

שלב 7

הניחו את הפקק בקצהו העליון של הבקבוק, בזהירות רבה, כך שרטני האלומיניום לא יתדרדרו או שההרכבה שנעשתה אבדה.

חשוב ביותר ששני הלמלות יהיו במגע בעת איטום המכולה. אם זה לא המקרה, יהיה עליכם לשנות את עיקול חוט הנחושת עד שהיריעות נוגעות זו בזו.

בדוק את האלקטרוסקופ שלך

כדי להוכיח זאת, באפשרותך להחיל את התפיסות התיאורטיות שתוארו בעבר לאורך המאמר, כמפורט להלן:

- וודא כי האלקטרוסקופ לא נטען: לשם כך, גע בו במוט מתכת כדי למגר את כל המטען שנותר במכשיר.

- לטעון חפץ באופן חשמלי: יש לשפשף בלון על בד צמר כדי לטעון את שטח הבלון במטען אלקטרוסטטי.

- קירב את החפץ הטעון לספירלת הנחושת: עם תרגול זה האלקטרוסקופ יוטען על ידי אינדוקציה, והאלקטרונים מהעולם יועברו לאלקטרוסקופ.

- שימו לב לתגובה של לוחות המתכת: משולשי נייר האלומיניום יתרחקו זה מזה, מכיוון ששתי הלוחות חולקים מטען של אותו סימן (שלילי במקרה זה).

נסה לבצע בדיקה מסוג זה בימים יבשים, מכיוון שהלחות נוטה להשפיע על סוג זה של ניסויים ביתיים מכיוון שהיא מקשה על אלקטרונים לעבור משטח אחד למשנהו.

הפניות

1. קסטילו, ו '(sf). למי מיועד אלקטרוסקופ: היסטוריה, סוגים, פונקציה וחלקים. התאושש מ: paraquesirve.tv
2. כיצד להכין אלקטרוסקופ (nd). התאושש מ: es.wikihow.com
3. איך עובד אלקטרוסקופ (2017). התאושש מ-: como-funciona.co
4. אלקטרוסקופ עלה זהב (nd). התאושש מ: museocabrerapinto.es
5. האלקטרוסקופ (2010). התאושש מ: radioelectronica.es
6. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). אלקטרוסקופ. התאושש מ: es.wikipedia.org
7. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2016). ורסוריום. התאושש מ: en.wikipedia.org