EIN Elektroskop Es ist ein Gerät, das verwendet wird, um das Vorhandensein elektrischer Ladungen an Objekten in der Nähe zu erfassen. Es zeigt auch das Vorzeichen der elektrischen Ladung an; das heißt, wenn es sich um eine negative oder positive Ladung handelt. Dieses Instrument besteht aus einem Metallstab, der in einer Glasflasche eingeschlossen ist..
Dieser Stab hat zwei sehr dünne Metallbleche (Gold oder Aluminium), die in seinem unteren Teil verbunden sind. Diese Struktur ist wiederum mit einer Abdeckung aus Isoliermaterial versiegelt und hat am oberen Ende eine kleine Kugel, die als "Sammler" bezeichnet wird..
Wenn sich ein elektrisch geladenes Objekt einem Elektroskop nähert, können die Metalllamellen am unteren Ende der Konfiguration zwei Arten von Reaktionen beobachten: Wenn die Lamellen voneinander getrennt sind, bedeutet dies, dass das Objekt dieselbe elektrische Ladung hat wie das Elektroskop.
Wenn andererseits die Lamellen zusammenkommen, zeigt dies an, dass das Objekt eine elektrische Ladung hat, die der Ladung des Elektroskops entgegengesetzt ist. Der Schlüssel besteht darin, das Elektroskop mit einer elektrischen Ladung mit bekanntem Vorzeichen aufzuladen; Durch Verwerfen ist es daher möglich, das Vorzeichen der elektrischen Ladung des Objekts abzuleiten, das wir zum Gerät bringen.
Elektroskope sind äußerst nützlich, um festzustellen, ob ein Körper elektrisch geladen ist, und um Hinweise auf das Vorzeichen der Ladung und ihre Intensität zu geben..
Artikelverzeichnis
Das Elektroskop wurde vom englischen Arzt und Physiker William Gilbert erfunden, der während der Regierungszeit von Königin Elizabeth I. als Physiker für die englische Monarchie diente..
Gilbert ist dank seiner großen Beiträge zur Wissenschaft im 17. Jahrhundert auch als "Vater des Elektromagnetismus und der Elektrizität" bekannt. Er baute 1600 das erste bekannte Elektroskop, um seine Experimente mit elektrostatischen Ladungen zu vertiefen.
Das erste Elektroskop, Versorium genannt, war ein Gerät, das aus einer Metallnadel bestand, die sich frei auf einem Sockel drehte.
Die Konfiguration des Versoriums war der einer Kompassnadel sehr ähnlich, aber in diesem Fall war die Nadel nicht magnetisiert. Die Enden der Nadel wurden visuell voneinander unterschieden; Weiterhin war ein Ende der Nadel positiv und das andere negativ geladen.
Der Wirkungsmechanismus des Versoriums basierte auf den Ladungen, die an den Enden der Nadel durch elektrostatische Induktion induziert wurden. Abhängig von dem Ende der Nadel, das dem benachbarten Objekt am nächsten liegt, besteht die Reaktion dieses Endes darin, das Objekt mit der Nadel zu zeigen oder abzustoßen..
Wenn das Objekt positiv geladen wäre, würden die negativen Bewegungsladungen auf dem Metall zum Objekt hingezogen, und das negativ geladene Ende würde zum Körper zeigen, was die Reaktion im Versorium induziert..
Andernfalls wäre, wenn das Objekt eine negative Ladung hätte, der vom Objekt angezogene Pol das positive Ende der Nadel..
Mitte 1782 baute der bekannte italienische Physiker Alessandro Volta (1745-1827) das Kondensationselektroskop, das eine wichtige Empfindlichkeit für die Erkennung elektrischer Ladungen aufwies, die die damaligen Elektroskope nicht erkannten..
Der größte Fortschritt des Elektroskops kam jedoch aus der Hand des deutschen Mathematikers und Astronomen Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), der das Goldfolienelektroskop erfand..
Die Konfiguration dieses Elektroskops ist der heute bekannten Struktur sehr ähnlich: Das Gerät bestand aus einer Glasglocke, die am oberen Ende eine metallische Kugel hatte.
Diese Kugel war wiederum über einen Leiter mit zwei sehr dünnen Goldblechen verbunden. Die "goldenen Brote" trennten sich oder verbanden sich, als sich ein elektrostatisch geladener Körper näherte.
Ein Elektroskop ist ein Gerät zur Erfassung statischer Elektrizität in nahegelegenen Objekten, wobei das Phänomen der Trennung ihrer inneren Lamellen aufgrund elektrostatischer Abstoßung ausgenutzt wird..
Statische Elektrizität kann sich auf der Außenfläche eines jeden Körpers entweder durch natürliche Ladung oder durch Reiben ansammeln..
Das Elektroskop ist so ausgelegt, dass es das Vorhandensein dieser Ladungsarten aufgrund der Übertragung von Elektronen von hoch geladenen Oberflächen auf weniger elektrisch geladene Oberflächen erfasst. Zusätzlich könnte es abhängig von der Reaktion der Lamellen auch eine Vorstellung von der Größe der elektrostatischen Ladung des benachbarten Objekts geben..
Die im oberen Teil des Elektroskops befindliche Kugel fungiert als Empfangseinheit der elektrischen Ladung des Untersuchungsobjekts..
Wenn ein elektrisch geladener Körper näher an das Elektroskop herangeführt wird, erhält er die gleiche elektrische Ladung wie der Körper. Das heißt, wenn wir uns einem elektrisch geladenen Objekt mit positivem Vorzeichen nähern, erhält das Elektroskop die gleiche Ladung.
Wenn das Elektroskop mit einer bekannten elektrischen Ladung vorgeladen ist, geschieht Folgendes:
- Wenn der Körper die gleiche Ladung hat, trennen sich die Metalllamellen im Elektroskop voneinander, da sich beide gegenseitig abstoßen.
- Wenn das Objekt dagegen eine entgegengesetzte Ladung aufweist, bleiben die Metalllamellen am Boden der Flasche aneinander haften..
Die Lamellen im Elektroskop müssen sehr leicht sein, damit ihr Gewicht durch die Einwirkung elektrostatischer Abstoßungskräfte ausgeglichen wird. Wenn das Untersuchungsobjekt vom Elektroskop wegbewegt wird, verlieren die Lamellen ihre Polarisation und kehren in ihren natürlichen Zustand zurück (geschlossen)..
Die Tatsache, dass das Elektroskop elektrisch aufgeladen wird, ist notwendig, um die Art der elektrischen Ladung des Objekts bestimmen zu können, mit dem wir uns dem Gerät nähern. Wenn die Ladung des Elektroskops nicht im Voraus bekannt ist, kann nicht festgestellt werden, ob die Ladung des Objekts gleich oder entgegengesetzt zu dieser Ladung ist..
Vor dem Laden des Elektroskops muss es sich in einem neutralen Zustand befinden. das heißt, mit der gleichen Anzahl von Protonen und Elektronen im Inneren. Aus diesem Grund wird empfohlen, das Elektroskop vor dem Laden an Masse anzuschließen, um die Neutralität der Ladung des Geräts zu gewährleisten..
Das Elektroskop kann durch Berühren mit einem Metallgegenstand entladen werden, so dass dieser die elektrische Ladung im Inneren des Elektroskops auf den Boden ableitet..
Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Elektroskop vor dem Testen aufzuladen. Die wichtigsten Aspekte von jedem von diesen sind unten aufgeführt..
Es geht darum, das Elektroskop aufzuladen, ohne direkten Kontakt damit herzustellen. das heißt, nur durch Annäherung an ein Objekt, dessen Ladung der empfangenden Sphäre bekannt ist.
Durch direktes Berühren der Empfangskugel des Elektroskops mit einem Objekt mit bekannter Ladung.
Elektroskope werden verwendet, um zu bestimmen, ob ein Körper elektrisch geladen ist, und um zu unterscheiden, ob er negativ oder positiv geladen ist. Gegenwärtig werden im experimentellen Bereich Elektroskope verwendet, um mit ihrer Verwendung die Detektion elektrostatischer Ladungen in elektrisch geladenen Körpern zu veranschaulichen..
Einige der wichtigsten Funktionen von Elektroskopen sind:
- Erkennung elektrischer Ladungen an Objekten in der Nähe. Wenn das Elektroskop auf die Annäherung eines Körpers reagiert, liegt dies daran, dass dieser elektrisch geladen ist.
- Unterscheidung der Art der elektrischen Ladung, die elektrisch geladene Körper besitzen, bei der Bewertung des Öffnens oder Schließens der Metalllamellen des Elektroskops in Abhängigkeit von der anfänglichen elektrischen Ladung des Elektroskops.
- Das Elektroskop wird auch verwendet, um Strahlung aus der Umgebung zu messen, falls sich aufgrund des gleichen Prinzips der elektrostatischen Induktion radioaktives Material in der Nähe befindet.
- Diese Vorrichtung kann auch verwendet werden, um die Menge der in der Luft vorhandenen Ionen zu messen, indem die Lade- und Entladungsrate des Elektroskops innerhalb eines kontrollierten elektrischen Feldes bewertet wird..
Heutzutage werden Elektroskope in Laborpraktiken an Schulen und Universitäten häufig eingesetzt, um Schülern verschiedener Bildungsstufen die Verwendung dieses Geräts als elektrostatischer Ladungsdetektor zu demonstrieren..
Es ist sehr einfach, ein selbstgemachtes Elektroskop herzustellen. Die notwendigen Elemente sind leicht zu beschaffen und die Montage des Elektroskops ist recht schnell.
Nachfolgend sind die Utensilien und Materialien aufgeführt, die für den Bau eines hausgemachten Elektroskops in 7 einfachen Schritten benötigt werden:
- Eine Glasflasche. Es muss sauber und sehr trocken sein.
- Ein Korken zum hermetischen Verschließen der Flasche.
- Ein 14 Gauge Kupferdraht.
- Eine Zange.
- Eine Schere.
- Vereiteln.
- Eine Regel.
- Ein Ballon.
- Ein Wolltuch.
Schneiden Sie den Kupferdraht ab, bis Sie einen Abschnitt erhalten, der ungefähr 20 Zentimeter länger als die Länge des Behälters ist..
Wickeln Sie ein Ende des Kupferdrahtes und bilden Sie eine Art Spirale. Dieser Teil fungiert als elektrostatische Ladungserfassungskugel..
Dieser Schritt ist sehr wichtig, da die Spirale aufgrund der größeren Oberfläche die Übertragung von Elektronen vom Untersuchungskörper zum Elektroskop erleichtert..
Gehen Sie mit dem Kupferdraht durch den Korken. Stellen Sie sicher, dass sich der lockige Teil oben am Elektroskop befindet.
Machen Sie am unteren Ende des Kupferdrahtes eine leichte Biegung in Form eines L..
Schneiden Sie die beiden Aluminiumfolien in etwa 3 cm lange Dreiecke. Es ist wichtig, dass beide Dreiecke identisch sind.
Stellen Sie sicher, dass die Lamellen klein genug sind, um nicht mit den Innenwänden der Flasche in Kontakt zu kommen..
Fügen Sie ein kleines Loch in die obere Ecke jeder Folie ein und führen Sie beide Aluminiumteile in das untere Ende des Kupferdrahtes ein..
Versuchen Sie, die Folienblätter so glatt wie möglich zu halten. Wenn die Aluminiumdreiecke zu stark brechen oder knittern, ist es besser, die Proben zu wiederholen, bis der gewünschte Effekt erzielt wird..
Legen Sie den Korken sehr vorsichtig auf den oberen Rand der Flasche, damit sich die Aluminiumfolien nicht verschlechtern oder die hergestellte Baugruppe verloren geht..
Es ist äußerst wichtig, dass beide Lamellen beim Verschließen des Behälters in Kontakt sind. Ist dies nicht der Fall, müssen Sie die Biegung des Kupferdrahtes ändern, bis sich die Bleche berühren..
Um dies zu beweisen, können Sie die theoretischen Begriffe anwenden, die zuvor im gesamten Artikel beschrieben wurden, wie nachstehend beschrieben:
- Stellen Sie sicher, dass das Elektroskop nicht aufgeladen ist. Berühren Sie dazu einen Metallstab, um die verbleibende Ladung auf dem Gerät zu beseitigen.
- Ein Objekt elektrisch aufladen: Reiben Sie einen Ballon gegen ein Wolltuch, um die Oberfläche des Ballons mit elektrostatischer Ladung aufzuladen.
- Bringen Sie das geladene Objekt näher an die Kupferspirale: Bei dieser Übung wird das Elektroskop durch Induktion aufgeladen und die Elektronen vom Globus werden auf das Elektroskop übertragen.
- Beobachten Sie die Reaktion der Metallplatten: Die Aluminiumfoliendreiecke bewegen sich voneinander weg, da beide Platten eine Ladung mit dem gleichen Vorzeichen teilen (in diesem Fall negativ)..
Versuchen Sie, diese Art von Test an trockenen Tagen durchzuführen, da Feuchtigkeit diese Art von Experimenten zu Hause beeinflusst, da es für Elektronen schwierig ist, von einer Oberfläche zur anderen zu gelangen..
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