Kako napraviti elektroskop kod kuće? Kratka uputstva. Projekat "izrada elektroskopa" Šta je potrebno za izradu elektroskopa

Elektroskop je specijalni uređaj za detekciju električnog naboja. Njegov princip rada zasniva se na činjenici da uzajamne odbojne sile djeluju na tijela sličnog naboja. Nastavnici fizike ga često koriste za prikazivanje različitih eksperimenata prilikom proučavanja odjeljka „elektrika“. Kod kuće možete ponoviti princip rada elektroskopa rekreirajući njegov najjednostavniji dizajn.

Princip rada elektroskopa

Kod kuće možete ponoviti najjednostavniju verziju elektroskopa, koja je ranije bila vrlo popularna. Sastojao se od dvije trake zlatne folije obješene na metalnu šipku u staklenoj tikvici.

Na metalnoj šipki je bila lopta na koju su donošeni razni predmeti. Ako je predmet bio nabijen, tada su se zlatni listovi razišli. Na primjer, negativno nabijene čestice kretale su se s predmeta na metalnu šipku, a zatim duž nje dospjele do listova folije. Zahvaljujući lakoći potonjeg, lako su odgovorili na manje optužbe.

Ako napunite elektroskop, a zatim dodirnete štap nenabijenom metalnom kuglom, listovi će se povući jedan prema drugom. To se događa zbog činjenice da dio naboja uklanja vanjski objekt. Ako uzmete loptu još većeg prečnika, list će se još jače privući.

Kako napraviti elektroskop

Za kućni elektroskop trebat će vam žica ili ekser, folija ili bilo koja prozirna staklena posuda. Najbolje je uzeti teglu sa poklopcem.

Slijed:

U poklopcu je potrebno napraviti rupu u koju će stati ekser ili žica. Da biste to učinili, možete koristiti oštru iglu za pletenje, šilo ili tanku bušilicu.
Donji dio žice ili eksera mora se saviti u obliku kuke i umetnuti u rupu na poklopcu.
Na kuku eksera ili žice stavlja se traka papirusnog papira ili folije.
Da bi elektroskop bio osjetljiviji na najmanja naelektrisanja, potrebno je da slobodni kraj eksera ili žice uvijete u puž ili napravite kuglicu od folije.
Nakon toga tegla se zašrafi poklopac. Elektroskop je spreman za upotrebu.

Najjednostavniji pokazatelj prisustva električnog naboja (kvalitativna procjena) je (eng. elektroskop) - prvi električni mjerni instrument.
Za kvantificiranje naboja koristi se elektrometar. elektrometar).

Vrste elektroskopa

elektroskop pith-ball (elektroskop sa dvostrukom slamkom) - sferni elektroskop

Izumio 1754. godine britanski fizičar John Canton ( J. Canton).

Sastoji se od kuglice od dielektrika (na primjer, plastike i nekada bazge - ( pit-ball- kugla od bazge)), okačena na svilenu nit. Kada se nabijeno tijelo nalazi u blizini lopte, ono je privučeno.
To se događa zbog fenomena dielektrična polarizacija.

elektroskop sa zlatnim listovima - elektroskop sa listovima

Sadrži dva komada folije listovi folije) (često od zlata - zlato) spojen na terminal (eng. kapa).

Kada terminal elektroskopa dođe u kontakt s nabijenim tijelom. punjenje kondukcijom ili punjenje kontaktom) dio naboja teče kroz terminal i spojni provodnik na folije.
Listovi folije su nabijeni nabojima ISTOG predznaka i, prema Coulombovom zakonu, jedan od drugog se odbijaju, raspoređeni u obliku slova " V".

Također je moguće napuniti elektroskop korištenjem elektrostatička indukcija(engleski) punjenje indukcijom).
Fenomen elektrostatičke indukcije je preraspodjela naboja na površini provodnika ili polarizacija dielektrika pod utjecajem vanjskog električno polje$E_(st)$. U ovom slučaju, provodnik ili dielektrik dobija dipolni moment $p$.
Kada se naelektrisano tijelo nalazi u blizini terminala elektroskopa, ono je naelektrisano naelektrisanjem suprotnog predznaka od naelektrisanja naelektrisanog (utjecajućeg) tijela, a listovi su nabijeni nabojima istog predznaka.

Izumio ga je britanski fizičar Abraham Benet 1787. Abraham Bennett). Stavio je gomilu krede u prahu na bakrenu ploču za koju su bili pričvršćeni zlatni listovi. Ako puhnete na ovaj prah, prah se počinje kretati, a trenje njegovih čestica uzrokuje elektrifikaciju i divergenciju listova elektroskopa:

Enciklopedija Brockhaus i Efron navodi da je elektroskop izumio Volta:

Raznolikost leaf elektroskop je Kolbeov elektroskop (izumitelj - Bruno Yulievich Kolbe):

Moj elektroskop domaće izrade

Kako sami napraviti elektroskop kod kuće?

Napravio sam svoj elektroskop od:
staklena tegla (1),
plastični poklopac (2),
dva lista folije (3),
komadi upredenih parica žica (4),
vijci sa maticama (5):

Da provjerim rad elektroskopa, spojio sam ga na izlaz:

Kada se izvor uključi, listovi folije se rašire:

Video eksperimenta na :
https://youtu.be/RZRnhTi4lDk

Što je veći napon na izlazu visokonaponskog izvora, veći je ugao divergencije listova folije.
Proveo sam eksperimente sa naponima od 3 do 6 kV:

Rezultati eksperimenta:
3 kV - 33°, 4,5 kV - 41°, 6 kV - 48°.

Ako ti uradiš regresiona analiza(koristeći http://www.xuru.org/rt/lr.asp), tada se dobija sljedeće linearna zavisnost(sa koeficijentom korelacije $r=0,9993$, koji povezuje ugao između latica elektroskopa $\phi$ (u stepenima) i napona visokonaponskog izvora $U$ (u kV):
$$\phi = 5 U + 18,2 $$

U članku " Demonstracioni eksperimenti u elektrostatici: uređaji niske cene" Brazilski autori Alessio Ganci I Salvatore Ganci Kao izvori naelektrisanja za elektroskop predlažu se sljedeće:

piezo upaljač;
elektrofor;
"igračka" Van de Graaff generator" Fun Fly Stick"

Da biste povećali kapacitet elektroskopa, možete spojiti namotanu žicu ili metalnu ploču na terminal.
Enciklopedija Brockhaus i Efron daje savjete o povezivanju kondenzatora:

Postavio sam aluminijumski disk na vrh zavrtnja elektroskopa da formiram terminal za elektroskop:

Da bih promatrao učinak elektrostatičke indukcije, koristio sam štapić od ebonita ( ebonit- visoko vulkanizirana guma sa visokog sadržaja sumpor):

Da dam električni naboj na štap koji sam koristio triboelektrični efekat- pojava električnih naboja u materijalu zbog trenja (jedna od manifestacija kontaktne elektrifikacije).

Materijali koji pokazuju triboelektrični efekat nalaze se u triboelektrični niz ( triboelektrični niz) , čiji je jedan kraj pozitivan, a drugi negativan. Kada se par materijala trlja, materijal najbliži pozitivnom kraju reda postat će pozitivno nabijen (drugi materijal će biti negativno nabijen) :
Azbest - azbest
Krzno (zečje) - zečje krzno
Staklo - staklo
Liskun - liskun
Vuna - vuna
Kvarc - kvarc
Krzno (mačka) - mačje krzno
Olovo - olovo
Svila - svila
Ljudska kosa - ljudska kosa
Pamuk - pamuk
Drvo - drvo
Amber - ćilibar
Bakar, mesing - bakar, mesing
Guma
Sumpor - sumpor
Celuloid - celuloid
Indijska guma- prirodna guma

Tipično, materijali s većim dielektrična konstanta(su donori elektrona) ( Cohenovo pravilo) . Ali postoji dobro poznati paradoks - triboelektrični prsten- u paru “svila-staklo” staklo je negativno naelektrisano, a u paru “staklo-cink” je cink negativno, ali u paru “cink-svila” svila je negativno naelektrisana.

Napunio sam štapić od ebonita trljajući ga po kosi. Kada se nabijeni štap približi terminalu elektroskopa, latice elektroskopa se razilaze:

Eksperimenti koji pokazuju znakove naelektrisanja tokom elektrostatičke indukcije

Iskustvo1

Ako se negativno nabijena ebonitna šipka dovede do terminala pozitivno nabijenog elektroskopa, tada će se zbog indukcije ukupni pozitivni naboj latica smanjiti i one će približiti

Iskustvo 2

Ako se negativno nabijena ebonitna šipka dovede do terminala negativno nabijenog elektroskopa, tada će se zbog indukcije ukupni negativni naboj latica povećati i one će će se razići

Iskustvo3

1 - utrljajte štapić od ebonita o kosu (vunu) i steknete negativan naboj i dovedete ga do terminala elektroskopa - terminal, zbog fenomena elektrostatičke indukcije, poprima pozitivan naboj, a latice postaju negativno nabijene i razilaze se na strane (elektroskop polarizuje)
2 - ne skidajući štapić od ebonita, brzo dodirujemo terminal prstom - negativni naboj latica teče iz njih na ljudsko tijelo, latice se približavaju
3 - uklonite štap i nabijene latice se razilaze u stranu, jer primaju pozitivan naboj sa terminala
4 - kada se negativno nabijeni štap približi, pozitivno nabijene latice se približavaju jedna drugoj, jer se na njima inducira negativan naboj

Koristio sam i kućni piezo upaljač za punjenje elektroskopa:

Pražnjenje elektroskopa

Kada se izvor napajanja odvoji od elektroskopa, naboj se postupno „odvodi“ iz elektroskopa (kroz zračne jone) i latice se polako približavaju jedna drugoj.

Kada se elektroskop isključi iz napajanja, dolazi do skoro trenutnog pražnjenja elektroskopa.

Savjet

Da biste smanjili vlažnost zraka, unutar elektroskopa možete staviti prethodno kalcinirane (na primjer, u tiganju) granule silika gela ili aluminijskog gela.

J. B. Calvert (http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/elechome.htm) preporučuje postavljanje elektroskopa na uzemljenu, vodljivu površinu (ili držanje u rukama) ili pokrivanje donji dio elektroskop sa provodljivim materijalom. U ovom slučaju, elektroskop je kondenzator, pri čemu je jedna elektroda latice, a druga donja metalna ploča. Kapacitet takvog kondenzatora može se izmjeriti multimetrom.

U članku " Napravite elektroskop“ od strane autora U časopisu" Popular Electronics"za jul 1955. daju se primjeri eksperimenata sa elektroskopom:

Primjena elektroskopa

Detekcija statičkog elektriciteta

U članku " Napravite elektroskop"časopis" Popular Electronics“ iz jula 1955. godine ukazuje da se elektroskopi ponekad koriste u industriji za otkrivanje statičkog naelektrisanja na papiru, fotografskom filmu, odjeći, listovima plastike itd., uz pomoć njih za provjeru operacionih sala i kamiona za gorivo.

Atmosfera

Za određivanje električnog stanja atmosfere korišteni su elektroskopi.

Radijacija

Elektroskop se može koristiti za aproksimaciju nivoa jonizujućeg zračenja brzinom konvergencije listova (odvodni naboj) prethodno napunjenog elektroskopa (dozimetrijski elektroskop). radioscope).

$\gamma$
Gama zračenje jonizuje vazduh:

O2 + y = > O 2 + + e -
N2+y => N 2 + + e -
Ar+y => Ar + + e -

Vazduh počinje da provodi električnu energiju i naelektrisanje se „odliva“.

$\beta$
Beta zračenje (elektroni visoke energije) uzrokuje da listovi izgube svoj pozitivni naboj.

$\alpha$
Alfa čestice ne prolaze kroz staklo .

Traži radioaktivne rude
Prilikom traženja rude uranijuma Za procjenu radioaktivnosti pronađenih uzoraka korišteni su elektroskopi.

Kosmičke zrake

Austrijski istraživač Victor Hess ( Victor Hess) 1911-1913 koristio je Wolfe elektroskop za procjenu nivoa jonizujućeg zračenja u atmosferi (uzdizanje u balonu) i zabilježio povećanje intenziteta jonizacije sa povećanjem nadmorske visine (izazvano kosmičkim zracima).

Da li je moguće napraviti jedan kod kuće od otpadnog materijala? Takva izrada nije teška čak ni na praktičnim časovima fizike. U ovom članku ćemo detaljno govoriti o jednom od ovih uređaja. Čitajte dalje kako biste naučili kako napraviti elektroskop vlastitim rukama.

Šta je elektroskop

Elektroskop je uređaj koji određuje i najminimalnije električni naboj predmet. Njegov rad se zasniva na odbijanju jednako nabijenih čestica jedna od druge. Po njihovom kretanju možemo vizuelno proceniti prisustvo naelektrisanja, a po oštrini ugla koji se pojavljuje između njih prilikom odbijanja možemo izračunati njegovu veličinu.

Šta je potrebno za kreiranje uređaja

Kako napraviti kućni elektroskop? Prije svega, morate pripremiti sve što vam je potrebno:

Male trake folije. Kao alternativa - komadi papirusa, lagane spajalice bez plastičnog poklopca.
Kratak segment bakrene žice- 15-20 cm.
Staklena posuda - tikvica, obična tegla ili flaša.
Prikladnim gumenim ili bilo kojim neprovodljivim poklopcem, priključite na posudu iz prethodnog stava.

Izrada elektroskopa

Sada pogledajmo detaljno kako napraviti elektroskop iz tegle ili druge staklene posude:

Prije svega, počnimo s poklopcem ili čepom. Koristeći šilo, vadičep ili debelu iglu, napravite rupu u ovom predmetu tako da žica može proći kroz njega, ne labavo, već čvrsto.
Ako je rupa preširoka, tada se žica mora učvrstiti u njoj pomoću trake, električne trake, papira ili plastelina.
Istegnite žicu. U tom slučaju manji dio ostaje van, iznad poklopca, a veći dio će biti u tegli.
Nastavljamo da pričamo o tome kako napraviti elektroskop. Nakon što ste provukli žicu kroz poklopac, savijte kukom dio koji će biti u tikvici. To možete učiniti svojim rukama, ili možete koristiti specijalni alat- igličasta kliješta. Udica treba da bude u obliku slova W.
Žica u ovom obliku treba slobodno da stane u posudu bez dodirivanja njenih zidova ili dna.
Stavite foliju ili maramicu na žičanu kuku. Ove elemente treba postaviti u donje uglove kuke, savijene u obliku slova W. Takođe ne smiju dodirivati dno tegle ili tikvice.
Sada ostaje samo dobro zatvoriti posudu poklopcem. Sada možete početi testirati vlastiti elektroskop.

Modifikacije uređaja

Nakon što smo shvatili kako napraviti elektroskop najjednostavnijeg dizajna, evo nekoliko preporuka za one koji žele da svoj uređaj vide naprednijim:

Da biste povećali kapacitet elektroskopa, uključite se gornji diožica koja se uzdiže iznad poklopca: najlakši način je da je umotate u spiralu.
Druga opcija za povećanje kapaciteta: na gornju polovicu žice stavite plastičnu kuglicu umotanu u foliju.
Ako imate pri ruci alat za lemljenje, možete zalemiti mali metalni element na vanjski komad žice.

Provjera rada elektroskopa

Dakle, potpuno smo shvatili kako napraviti elektroskop. Hajde da sada testiramo naš izum. Isprobajte neke jednostavne, ali zanimljive eksperimente:

Stavite ruku na vrh bakrene žice - latice folije ili papirusnog papira trebale bi se lagano podići u zrak kao odgovor na to, gurajući se jedna od druge. Sada ste upravo dokazali da ljudsko tijelo provodi električni naboj, čak i slab.
Sada približite naelektrisani predmet žici. Najviše jednostavna opcija tu će biti plastični češalj za češljanje kose, balon ili olovka koja se utrlja na vuneni proizvod. Komadići folije ili papira unutar uređaja će se odbijati znatno uočljivije, dok se podižu prema gore i u stranu.
Još više naelektrizirajte češalj trljanjem, na primjer, o vunenu jaknu. Uređaj će vas pomicanjem svojih elemenata odmah obavijestiti o povećanju svog električnog naboja.

To je sve što smo htjeli da vam kažemo o tome kako napraviti elektroskop vlastitim rukama kod kuće ili u školi. Sada imate uređaj koji će ispravno odrediti električni naboj bilo kojeg predmeta - pametnog telefona, odjevnog pribora, posuđa, pribora za pisanje, malih kućanskih aparata pa čak i ti i ja. Njegov rad je vrlo jednostavan: samo trebate približiti predmet proučavanja vrhu elektroskopa.

Elektroskop je jednostavan instrument koji vam omogućava da otkrijete električni naboj i približno odredite veličinu tog naboja. Tradicionalna struktura elektroskopa uključuje običnu metalnu šipku s kuglom pričvršćenom na jednoj strani. Nekoliko listova lakog metala pričvršćeno je na dno šipke. Ova šipka je umetnuta u staklenu posudu i pričvršćena u njoj pomoću materijala koji ne propušta električna naelektrisanja.

Štap se stavlja u posudu na način da lopta pričvršćena na jedan kraj štapa ostane vani. Princip rada elektroskopa je prilično jednostavan: samo trebate uzeti tijelo čiji naboj treba odrediti i dovesti ga do kugle štapa. Nakon dodira, električni naboj prisutan u tijelu prelazi duž štapa do listova lakog metala, koji se pod njegovim utjecajem malo odbijaju. Procjenom ugla formiranog između listova određuje se približni nivo električnog naboja.

Opis kako napraviti elektroskop

Elektroskop možete sami napraviti slijedeći sljedeće preporuke:

Za rad će nam trebati:

staklena tegla sa uskim grlom ili boca sa prozirnim staklom.
čep iz iste boce (ili druge odgovarajuće),
mali komad žice
maramica ili obična folija.

Dakle. Izrada elektroskopa....

Potrebno je napraviti malu rupu u čepu tako da žica čvrsto stane u nju. Da biste to učinili, možete koristiti bilo koji raspoloživi alat, čak i obični vadičep. Žica mora biti prethodno izmjerena, njena dužina ne smije prelaziti dubinu limenke ili boce koja se koristi.
Zatim treba da uvučete žicu u čep tako da prilikom zatvaranja čepa večinaŽica je ostala u boci, a manja žica je ostala vani, iznad čepa. Ako je rupa prevelika i žica ne drži čvrsto, treba je pričvrstiti bilo kojim odgovarajućim materijalom.
Ako imate alat za lemljenje, onda zalemite malu metalnu kuglicu na gornji kraj žice (koji se nalazi iznad poklopca). Ako to nije moguće, možete ostaviti sve kako jeste, jer će elektroskop raditi savršeno i bez kuglice.
Na donji kraj žice ostaje pričvrstiti dvije male latice od folije ili maramice. Treba ga pričvrstiti paralelno s očekivanjem da kada električni naboj prođe, latice treba da se raziđu u različitim smjerovima i formiraju kut.

Na kraju, morate pažljivo zatvoriti bocu poklopcem i početi provjeravati proizvedeni elektroskop. Test se sastoji od dodirivanja bilo kojeg tijela koje ima barem malo električnog naboja vanjskog dijela žice ili lopte ako se koristi. U tu svrhu je prikladan obični češalj koji se nedavno koristio. Touching vanižice, naelektrizirano tijelo prenosi naboj na latice. Latice primaju isti naboj, tako da se moraju razilaziti, a količina električnog naboja približno je određena kutom njihove divergencije.

Elektroskop može otkriti najmanji električni naboj. Ovaj članak opisuje kako stvoriti ovaj uređaj pomoću improviziranih sredstava. Princip rada elektroskopa zasniva se na zakonu odbijanja sličnih naelektrisanja jedno od drugog. Za ova tijela možemo koristiti listove papira ili trake folije po vašem nahođenju.

Za sastavljanje elektroskopa potrebne su nam sljedeće komponente:

Nefarbana staklena posuda (tegla) i poklopac od plastike, žice ili eksera i folije
Manual

Prvo morate probušiti rupu na poklopcu tegle. male veličine za žicu ili ekser da ih ubacite tamo. Prije umetanja žice ili eksera u rupu na poklopcu, potrebno je saviti njihov donji dio u kuku. Zatim stavite traku papira ili folije na kraj kuke.

Za povećanje kapaciteta elektroskopa postoje dva načina. Prvi način: potrebno je napraviti spiralu od vrha eksera ili žice, a drugi je staviti plastičnu kuglicu prekrivenu folijom. Sada zatvorite teglu poklopcem i domaći elektroskop je spreman za upotrebu.

Da biste testirali funkcionalnost svog elektroskopa, trebate dodirnuti žicu naelektriziranim predmetom, što će uzrokovati podizanje traka folije. Što je veći naboj naelektrisanog objekta, to se više odbijaju. Kao što znamo, svaka osoba ima svoj električni naboj, kada se dodirne latice će se malo povući.