Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροσκοπίου
Ηλεκτροσκόπιο — η απλούστερη συσκευή επίδειξης που έχει σχεδιαστεί για να δείχνει την παρουσία ηλεκτρικού φορτίου σε φορτισμένα (ηλεκτρισμένα) αντικείμενα που αλληλεπιδρούν με αυτό.
Η αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής βασίζεται στον βασικό κανόνα της ηλεκτροστατικής — τα σώματα με το ίδιο όνομα απωθούνται μεταξύ τους. Το απλούστερο ηλεκτροσκόπιο βρίσκεται πάντα σε ένα καλά εξοπλισμένο γραφείο φυσικής οποιουδήποτε σύγχρονου σχολείου. Μετά από όλα, ένα στοιχειώδες μοντέλο ενός ηλεκτροσκοπίου δύο λεπίδων είναι εύκολο να φτιάξετε μόνοι σας χρησιμοποιώντας αυτοσχέδια μέσα.
Το ηλεκτροσκόπιο του πιο πρωτόγονου σχεδιασμού αποτελείται από μια κατακόρυφα στερεωμένη μεταλλική ράβδο ηλεκτροδίου, στο κάτω άκρο της οποίας κρέμονται δύο πέταλα από χαρτί ή λεπτό μεταλλικό φύλλο, τα οποία είναι ελεύθερα να αποκλίνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις το ένα από το άλλο. από ηλεκτροστατικές δυνάμεις.
Προκειμένου να εξασφαλιστεί η ανάπαυση των πέταλων και η προστασία τους από τυχαίες ροές αέρα, ανέμου κ.λπ., το ηλεκτρόδιο της ράβδου μαζί με τα πέταλα στερεώνονται μέσα σε ένα κουτί με διαφανές γυαλί στο πλάι του παρατηρητή ή απλά μέσα σε ένα ποτήρι βολβός. Το επάνω μέρος του ηλεκτροδίου της ράβδου βγαίνει έξω από τον λαμπτήρα, έτσι ώστε τα φορτισμένα αντικείμενα να μπορούν να τον αγγίξουν.
Είναι καλό εάν ένας ακροδέκτης σε μορφή δίσκου ή μπάλας είναι στερεωμένος στην προεξέχουσα ράβδο για εύκολη επαφή με αντικείμενα. Είναι καλύτερο να εκκενώσετε τον αέρα από το σκάφος έτσι ώστε το φορτίο των πετάλων να διατηρείται όσο το δυνατόν περισσότερο καθ' όλη τη διάρκεια της επίδειξης.
Χρέωση άμεσης επικοινωνίας
Τη στιγμή της επαφής του ακροδέκτη της ράβδου του ηλεκτροσκοπίου με ένα φορτισμένο αντικείμενο, ας πούμε τρίβεται στο μαλλί με ένα ραβδί από έβενο, το ηλεκτρικό φορτίο ρέει κατά μήκος της ράβδου στα ήρεμα κρεμασμένα πέταλα, με αποτέλεσμα τα πέταλα να φορτίζονται με το ίδιο όνομα και με το ίδιο σήμα με το φερόμενο αντικείμενο, ανεξάρτητα από το φορτίο του σημείου που φορτίστηκε αυτό το αντικείμενο.
Τα φορτισμένα πέταλα απωθούν αμέσως το ένα το άλλο υπό την επίδραση των δυνάμεων Coulomb και αποκλίνουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Το ηλεκτροσκόπιο δείχνει — το φορτίο στο αντικείμενο προερχόταν και προερχόταν εν μέρει από τα πέταλα… Εάν αφαιρέσετε το αντικείμενο αφού αγγίξετε, τα πέταλα θα παραμείνουν σε αραιωμένη κατάσταση.
Χρέωση από επιρροή
Ακόμα κι αν φέρετε απλώς ένα αρκετά καλά φορτισμένο αντικείμενο (που σημαίνει ότι δεν το αγγίζετε καθόλου, απλώς το φέρνετε πιο κοντά) στη ράβδο του ηλεκτροσκοπίου, τα πέταλα θα εξακολουθούν να διασκορπίζονται. Λέγεται χρέωση από επιρροή.
Ας υποθέσουμε ότι το φερόμενο αντικείμενο είναι θετικά φορτισμένο, τότε όταν φέρεται στο τερματικό του ηλεκτροσκοπίου, ένα αρνητικό φορτίο θα έρθει στον ακροδέκτη από τα πέταλα κατά μήκος της ράβδου σε μια προσπάθεια να έλκεται από το θετικό φορτίο του φερόμενου αντικειμένου. Αλλά καθώς αυτό το αρνητικό φορτίο έφευγε από τα πέταλα, επομένως, τα ίδια τα πέταλα φορτίστηκαν θετικά και διασκορπίστηκαν αμέσως.
Αλλά μόλις αφαιρεθεί το ανυψωμένο αντικείμενο, τα πέταλα θα κατέβουν ξανά, καθώς το φορτίο θα κατανεμηθεί ξανά στη ράβδο και τα πέταλα ομοιόμορφα, όπως σε ένα εκφορτισμένο ηλεκτροσκόπιο πριν από την προσέγγιση ενός φορτισμένου αντικειμένου.
Και μέσω της επιρροής μπορείτε να φορτίσετε το ηλεκτροσκόπιο έτσι ώστε ακόμη και με την απόσταση του αντικειμένου φόρτισης, τα πέταλα να παραμένουν φορτισμένα. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να συνδέσετε ένα καλώδιο γείωσης στον ακροδέκτη του ηλεκτροσκοπίου και όταν σηκωθεί ένα φορτισμένο αντικείμενο, αφαιρέστε τη γείωση. Τα πέταλα θα διασκορπιστούν από το υπερβολικό φορτίο που προέρχεται από το έδαφος και η ισορροπία δεν θα επιστρέψει. ακόμα και όταν αφαιρεθεί το στοιχείο φόρτισης.
Εκφόρτωση
Εάν η ράβδος ενός ήδη φορτισμένου ηλεκτροσκοπίου αγγίξει ένα αντίθετα φορτισμένο σώμα, τότε τα πέταλα, αρχικά χωρισμένα σε διαφορετικές κατευθύνσεις, θα αρχίσουν να πλησιάζουν το ένα το άλλο. Με αυτόν τον τρόπο, το ηλεκτροσκόπιο σας επιτρέπει να προσδιορίσετε το σχετικό πρόσημο του φορτίου του υπό μελέτη σώματος.
Εφαρμογή ηλεκτροστατικής: