Wie baut man zu Hause ein Elektroskop? Kurze Anleitung. Elektroskop für zu Hause Allgemeine Informationen und kurzes Funktionsprinzip

Wussten Sie, dass einige unterhaltsam sind? physische Geräte Ist es möglich, eines aus Abfallmaterialien zu Hause herzustellen? Auch im praktischen Physikunterricht fällt eine solche Herstellung nicht schwer. In diesem Artikel werden wir ausführlich über eines dieser Geräte sprechen. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Sie mit Ihren eigenen Händen ein Elektroskop herstellen.

Was ist ein Elektroskop?

Ein Elektroskop ist ein Gerät, das selbst die geringste elektrische Ladung eines Objekts bestimmt. Seine Arbeit basiert auf der Abstoßung gleich geladener Teilchen voneinander. Anhand ihrer Bewegung können wir das Vorhandensein einer Ladung visuell beurteilen und anhand der Schärfe des Winkels, der während der Abstoßung zwischen ihnen entsteht, können wir ihre Größe berechnen.

Was wird benötigt, um ein Gerät zu erstellen?

Wie baut man ein Elektroskop für zu Hause? Zunächst müssen Sie alles vorbereiten, was Sie brauchen:

• Kleine Folienstreifen. Als Alternative: Papyruspapierstücke, leichte Büroklammern ohne Plastikhülle.
• Ein kurzer Abschnitt Kupferkabel- 15-20 cm.
• Glasgefäß - Kolben, gewöhnliches Glas oder Flasche.
• Schließen Sie einen geeigneten Gummideckel oder einen nicht leitenden Deckel an den Behälter aus dem vorherigen Absatz an.

Erstellen eines Elektroskops

Schauen wir uns nun im Detail an, wie man aus einem Glas oder einem anderen Glasbehälter ein Elektroskop herstellt:

Gerätemodifikationen

Nachdem wir herausgefunden haben, wie man ein Elektroskop im einfachsten Design herstellt, finden Sie hier einige Empfehlungen für diejenigen, die ihr Gerät fortschrittlicher sehen möchten:

Überprüfung der Funktion des Elektroskops

Wir haben also vollständig herausgefunden, wie man ein Elektroskop herstellt. Testen wir nun unsere Erfindung. Probieren Sie einige einfache, aber interessante Experimente aus:

• Legen Sie Ihre Hand oben auf den Kupferdraht – die Blütenblätter aus Folie oder Papyruspapier sollten sich dabei leicht in die Luft erheben und sich voneinander wegdrücken. Jetzt haben Sie gerade bewiesen, dass der menschliche Körper eine elektrische Ladung leitet, auch eine schwache.
• Bringen Sie nun das elektrifizierte Objekt näher an den Draht. Am meisten einfache Möglichkeit Es gibt einen Plastikkamm zum Kämmen der Haare, einen Luftballon oder einen Stift, der über ein Wollprodukt gerieben wird. Folien- oder Papierstücke im Inneren des Geräts werden deutlich stärker abgestoßen, wenn sie nach oben und zur Seite steigen.
• Elektrisieren Sie den Kamm noch mehr, indem Sie ihn beispielsweise an einer Wolljacke reiben. Das Gerät benachrichtigt Sie durch die Bewegung seiner Elemente sofort über einen Anstieg seiner elektrischen Ladung.

Das ist alles, was wir Ihnen darüber erzählen wollten, wie Sie zu Hause oder in der Schule ein Elektroskop mit Ihren eigenen Händen herstellen können. Jetzt haben Sie ein Gerät, das die elektrische Ladung eines beliebigen Gegenstands korrekt bestimmt – eines Smartphones, eines Bekleidungszubehörs, Geschirrs, Schreibwaren usw Haushaltsgeräte und sogar du und ich. Die Bedienung ist sehr einfach: Sie müssen lediglich das Untersuchungsobjekt nahe an die Oberseite des Elektroskops bringen.

Ein Elektroskop kann kleinste elektrische Ladungen erkennen. In diesem Artikel wird beschrieben, wie Sie dieses Gerät mit improvisierten Mitteln erstellen. Das Funktionsprinzip eines Elektroskops basiert auf dem Gesetz der Abstoßung gleicher Ladungen voneinander. Für diese Körper können wir nach Ihrem Ermessen Papierbögen oder Folienstreifen verwenden.

Für den Zusammenbau eines Elektroskops benötigen wir folgende Komponenten:

1. Ein unbemaltes Glasgefäß (Glas) und ein Deckel aus Kunststoff, etwas Draht oder ein Nagel und Folie
2. Handbuch

Zuerst müssen Sie ein Loch in den Deckel des Glases stanzen. klein für einen Draht oder Nagel, um sie dort einzuführen. Bevor Sie einen Draht oder Nagel in das Loch im Deckel einführen, müssen Sie ihn biegen Unterteil in Form eines Hakens. Legen Sie dann einen Streifen Papier oder Folie auf das Ende des Hakens.

Um die Kapazität eines Elektroskops zu erhöhen, gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Methode: Sie müssen eine Spirale aus der Spitze eines Nagels oder Drahts formen, und die zweite besteht darin, eine mit Folie bedeckte Plastikkugel darauf zu legen. Verschließen Sie nun das Glas mit einem Deckel und selbstgemachtes Elektroskop bereit zum Benutzen.

Um die Funktionalität Ihres Elektroskops zu testen, müssen Sie den Draht mit einem stromführenden Gegenstand berühren, wodurch sich die Folienstreifen anheben. Je größer die Ladung eines elektrifizierten Objekts ist, desto stärker stoßen sie sich gegenseitig ab. Wie wir wissen, hat jeder Mensch seine eigene elektrische Ladung, bei Berührung schieben sich die Blütenblätter ein wenig zurück.

Der einfachste Indikator für das Vorhandensein einer elektrischen Ladung (qualitative Beurteilung) ist (dt. Elektroskop) – das erste elektrische Messgerät.
Zur Quantifizierung der Ladung wird ein Elektrometer verwendet. Elektrometer).

Arten von Elektroskopen

Markkugel-Elektroskop (Doppelstroh-Elektroskop) - sphärisches Elektroskop

1754 vom britischen Physiker John Canton erfunden ( J. Kanton).

Besteht aus einer Kugel aus Dielektrikum (z. B. Kunststoff, früher Holunder - ( Pitball- Holunderkugel)), aufgehängt an einem Seidenfaden. Befindet sich ein geladener Körper in der Nähe einer Kugel, wird er von dieser angezogen.
Dies geschieht aufgrund des Phänomens dielektrische Polarisation.

Blattgold-Elektroskop - Blattgold-Elektroskop

Enthält zwei Folienstücke Folienblätter) (oft aus Gold - Gold) an das Terminal angeschlossen (eng. Deckel).

Wenn der Elektroskopanschluss mit einem geladenen Körper in Kontakt kommt. Aufladung durch Leitung oder Laden durch Kontakt) fließt ein Teil der Ladung über die Klemme und den Anschlussleiter auf die Folienbahnen.
Die Folienblätter sind mit Ladungen des GLEICHEN Zeichens beladen und nach dem Coulombschen Gesetz voneinander entfernt in der Form des Buchstabens angeordnet. V".

Es ist auch möglich, das Elektroskop mit aufzuladen elektrostatische Induktion(Englisch) Laden durch Induktion).
Das Phänomen der elektrostatischen Induktion ist die Umverteilung von Ladungen auf der Oberfläche eines Leiters oder die Polarisation eines Dielektrikums unter dem Einfluss von außen elektrisches Feld$E_(st)$. In diesem Fall erhält der Leiter bzw. Dielektrikum ein Dipolmoment $p$.
Wenn sich ein geladener Körper in der Nähe des Elektroskopanschlusses befindet, wird er mit einer Ladung aufgeladen, deren Vorzeichen der Ladung des geladenen (beeinflussenden) Körpers entgegengesetzt ist, und die Blätter werden mit Ladungen desselben Vorzeichens aufgeladen.

1787 vom britischen Physiker Abraham Bennett erfunden. Abraham Bennett). Er legte einen Haufen Kreidepulver auf eine Kupferplatte, an der goldene Blätter befestigt waren. Wenn Sie auf dieses Pulver blasen, beginnt sich das Pulver zu bewegen und die Reibung seiner Partikel führt zu einer Elektrifizierung und Divergenz der Blätter des Elektroskops:

In der Enzyklopädie von Brockhaus und Efron heißt es, dass das Elektroskop von Volta erfunden wurde:

Vielfalt Blattelektroskop ist das Kolbe-Elektroskop (Erfinder - Bruno Yulievich Kolbe):

Mein selbstgebautes Elektroskop

Wie baue ich zu Hause selbst ein Elektroskop?

Ich habe mein Elektroskop gemacht aus:
Glasgefäß (1),
Kunststoffabdeckung (2),
zwei Folienblätter (3),
Stücke von verdrillten Adernpaaren (4),
Schrauben mit Muttern (5):

Um die Funktion des Elektroskops zu überprüfen, habe ich es an den Ausgang angeschlossen:

Beim Einschalten der Quelle spreizten sich die Folienblätter:

Video des Experiments am :
https://youtu.be/RZRnhTi4lDk

Je höher die Spannung am Ausgang der Hochspannungsquelle ist, desto größer ist der Divergenzwinkel der Folienblätter.
Ich habe Experimente mit Spannungen von 3 bis 6 kV durchgeführt:

Versuchsergebnisse:
3 kV – 33°, 4,5 kV – 41°, 6 kV – 48°.

Wenn Sie tun Regressionsanalyse(unter Verwendung von http://www.xuru.org/rt/lr.asp) wird Folgendes erhalten lineare Abhängigkeit(mit einem Korrelationskoeffizienten $r=0,9993$, der den Winkel zwischen den Elektroskopblütenblättern $\phi$ (in Grad) und der Spannung der Hochspannungsquelle $U$ (in kV) in Beziehung setzt:
$$\phi = 5 U + 18,2 $$

Im Artikel " Demonstrationsexperimente zur Elektrostatik: kostengünstige Geräte„ Brasilianische Autoren Alessio Ganci Und Salvatore Ganci Als Ladungsquellen für das Elektroskop werden vorgeschlagen:

• Piezo-Feuerzeug;
• Elektrophor;
• „Spielzeug“ Van de Graaff Generator“ Lustiger Fliegenstock"

Um die Kapazität des Elektroskops zu erhöhen, können Sie einen Spiraldraht oder eine Metallplatte an den Anschluss anschließen.
Die Enzyklopädie von Brockhaus und Efron gibt Ratschläge zum Anschluss eines Kondensators:

Ich habe eine Aluminiumscheibe auf die Elektroskopschraube gelegt, um den Elektroskopanschluss zu bilden:

Um den Effekt der elektrostatischen Induktion zu beobachten, habe ich einen Ebonitstab verwendet ( Ebonit- hochvulkanisierter Gummi mit hoher Inhalt Schwefel):

Um dem von mir verwendeten Stab eine elektrische Ladung zu verleihen triboelektrischer Effekt- Aussehen elektrische Aufladungen im Material aufgrund von Reibung (eine der Erscheinungsformen der Kontaktelektrisierung).

Materialien, die den triboelektrischen Effekt zeigen, befinden sich in triboelektrische Reihe ( triboelektrische Sequenz) , dessen eines Ende positiv und das andere negativ ist. Wenn ein Materialpaar reibt, wird das Material, das dem positiven Ende der Reihe am nächsten liegt, positiv geladen (das andere Material wird negativ geladen). :
Asbest - Asbest
Fell (Kaninchen) - Kaninchenfell
Glas - Glas
Glimmer - Glimmer
Wolle - Wolle
Quarz - Quarz
Fell (Katze) - Katzenfell
Blei – Blei
Seide - Seide
Echthaar – Echthaar
Baumwolle - Baumwolle
Holz - Baum
Bernstein - Bernstein
Kupfer, Messing – Kupfer, Messing
Gummi
Schwefel - Schwefel
Zelluloid - Zelluloid
Kautschuk- natürliches Gummi

In der Regel Materialien mit größerer Dielektrizitätskonstante(sind Elektronendonoren) ( Cohens Regel). Aber es gibt ein bekanntes Paradoxon – triboelektrischer Ring- Bei einem „Seide-Glas“-Paar ist das Glas negativ geladen, und bei einem „Glas-Zink“-Paar ist das Zink negativ geladen, bei einem „Zink-Seide“-Paar ist die Seide jedoch negativ geladen.

Ich habe den Ebonitstab aufgeladen, indem ich ihn über mein Haar gerieben habe. Wenn sich ein geladener Stab dem Elektroskopanschluss nähert, divergieren die Blütenblätter des Elektroskops:

Experimente zum Nachweis der Ladungszeichen bei elektrostatischer Induktion

Erfahrung1

Wenn ein negativ geladener Ebonitstab an den Anschluss eines positiv geladenen Elektroskops gebracht wird, nimmt aufgrund der Induktion die gesamte positive Ladung der Blütenblätter ab und sie näher kommen

Erfahrung 2

Wenn ein negativ geladener Ebonitstab an den Anschluss eines negativ geladenen Elektroskops gebracht wird, erhöht sich aufgrund der Induktion die gesamte negative Ladung der Blütenblätter und sie wird sich zerstreuen

Erfahrung3


1 - Reiben Sie den Ebonitstab über das Haar (Wolle), laden Sie ihn negativ auf und bringen Sie ihn zum Anschluss des Elektroskops. Der Anschluss erhält aufgrund des Phänomens der elektrostatischen Induktion eine positive Ladung und die Blütenblätter werden negativ geladen divergieren zu den Seiten (Elektroskop). polarisiert)
2 – ohne den Ebonitstab zu entfernen, berühren wir schnell die Klemme mit dem Finger – die negative Ladung der Blütenblätter fließt von ihnen auf den menschlichen Körper, die Blütenblätter kommen näher
3 - Entfernen Sie den Stab und die geladenen Blütenblätter bewegen sich zur Seite, da sie vom Terminal eine positive Ladung erhalten
4 - Wenn sich ein negativ geladener Stab nähert, rücken die positiv geladenen Blütenblätter näher zusammen, da auf ihnen eine negative Ladung induziert wird

Zum Aufladen des Elektroskops habe ich auch ein haushaltsübliches Piezo-Feuerzeug verwendet:

Elektroskopische Entladung

Wenn die Stromquelle vom Elektroskop getrennt wird, „entzieht“ sich die Ladung allmählich aus dem Elektroskop (durch Luftionen) und die Blütenblätter rücken langsam näher zusammen.

Wenn ein Elektroskop vom Stromnetz getrennt wird, kommt es zu einer nahezu augenblicklichen Entladung des Elektroskops.

Rat

Um die Luftfeuchtigkeit zu reduzieren, können Sie vorkalzinierte (z. B. in einer Bratpfanne) Granulatkörner aus Kieselgel oder Aluminiumgel in das Elektroskop geben.

J. B. Calvert (http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/elechome.htm) empfiehlt, das Elektroskop auf eine geerdete, leitfähige Oberfläche zu stellen (oder es in den Händen zu halten) oder die Unterseite des Elektroskops mit leitfähigem Material abzudecken. In diesem Fall ist das Elektroskop ein Kondensator, wobei eine Elektrode die Blütenblätter und die zweite die untere Metallplatte ist. Die Kapazität eines solchen Kondensators kann mit einem Multimeter gemessen werden.

Im Artikel " Baue ein Elektroskop" vom Autor In der Zeitschrift „ Beliebte Elektronik„Für Juli 1955 werden Beispiele für Experimente mit einem Elektroskop angegeben:

Anwendung eines Elektroskops

Erkennung statischer Elektrizität

Im Artikel " Baue ein Elektroskop"Zeitschrift" Beliebte Elektronik„ vom Juli 1955 weist darauf hin, dass Elektroskope manchmal in der Industrie eingesetzt werden, um statische Aufladungen auf Papier, Fotofilmen, Kleidung, Plastikfolien usw. zu erkennen und mit ihrer Hilfe Operationssäle und Tankwagen zu überprüfen.

Atmosphäre

Zur Bestimmung des elektrischen Zustands der Atmosphäre wurden Elektroskope eingesetzt.

Strahlung

Mithilfe eines Elektroskops lässt sich der Grad der ionisierenden Strahlung anhand der Konvergenzrate der Blätter (Ladungsableitung) eines vorgeladenen Elektroskops (dosimetrisches Elektroskop) annähern. Radioskop).

$\gamma$
Gammastrahlung ionisiert Luft:

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

Die Luft beginnt, Elektrizität zu leiten und die Ladung „entweicht“.

$\beta$
Betastrahlung (hochenergetische Elektronen) führt dazu, dass die Blätter ihre positive Ladung verlieren.

$\alpha$
Alphateilchen passieren kein Glas .

Suche nach radioaktiven Erzen
Beim Suchen Uranerze Zur Bestimmung der Radioaktivität der gefundenen Proben wurden Elektroskope eingesetzt.

Kosmische Strahlung

Der österreichische Entdecker Victor Hess ( Victor Hess) nutzte 1911-1913 ein Wolfe-Elektroskop, um den Grad der ionisierenden Strahlung in der Atmosphäre (aufsteigend in einem Ballon) zu bestimmen und verzeichnete eine Zunahme der Ionisationsintensität mit zunehmender Höhe (verursacht durch kosmische Strahlung).

Ein Elektroskop ist ein einfaches Instrument, mit dem Sie eine elektrische Ladung erkennen und die Größe dieser Ladung ungefähr bestimmen können. Der traditionelle Aufbau eines Elektroskops besteht aus einem regelmäßigen Metallstab, an dessen einer Seite eine Kugel befestigt ist. An der Unterseite der Stange sind mehrere Bleche aus Leichtmetall befestigt. Dieser Stab wird in einen Glasbehälter eingeführt und darin mit einem Material befestigt, das keine elektrischen Ladungen durchlässt.

Der Stab wird so in einen Behälter gelegt, dass die an einem Ende des Stabes befestigte Kugel draußen bleibt. Das Funktionsprinzip eines Elektroskops ist ganz einfach: Man muss lediglich einen Körper, dessen Ladung bestimmt werden soll, zur Stabkugel bringen. Nach der Berührung gelangt die im Körper vorhandene elektrische Ladung entlang des Stabes auf die Leichtmetallbleche, die sich unter ihrem Einfluss leicht abstoßen. Durch Beurteilung des zwischen den Blechen gebildeten Winkels wird der ungefähre Grad der elektrischen Ladung bestimmt.

Beschreibung, wie man ein Elektroskop herstellt

Sie können ein Elektroskop selbst herstellen, indem Sie die folgenden Empfehlungen befolgen:

Um zu arbeiten, benötigen wir:

1. Glasgefäß mit schmalem Hals oder Flasche mit klarem Glas.
2. Korken aus derselben Flasche (oder einer anderen geeigneten),
3. kleines Stück Draht
4. Seidenpapier oder normale Folie.

Also. Ein Elektroskop bauen....

• Es ist notwendig, ein kleines Loch in den Korken zu bohren, damit der Draht fest hineinpasst. Dazu können Sie jedes verfügbare Werkzeug verwenden, sogar einen normalen Korkenzieher. Der Draht muss vorgemessen werden; seine Länge sollte die Tiefe der verwendeten Dose oder Flasche nicht überschreiten.
• Als nächstes sollten Sie den Draht in den Korken einfädeln, so dass beim Schließen des Korkens Großer Teil Der Draht blieb in der Flasche und der kleinere Draht blieb draußen über dem Korken. Wenn das Loch zu groß ist und der Draht nicht fest hält, sollte er mit geeigneten Materialien gesichert werden.
• Wenn Sie ein Lötwerkzeug haben, löten Sie eine kleine Metallkugel an das obere Ende des Drahtes (der sich über dem Deckel befindet). Sollte dies nicht möglich sein, können Sie alles so lassen, wie es ist, da das Elektroskop ohne die Kugel einwandfrei funktioniert.
• Am unteren Ende des Drahtes müssen noch zwei kleine Blütenblätter aus Folie oder Seidenpapier befestigt werden. Es sollte parallel angebracht werden, mit der Erwartung, dass die Blütenblätter beim Durchgang einer elektrischen Ladung in verschiedene Richtungen auseinanderlaufen und einen Winkel bilden.

Abschließend müssen Sie die Flasche vorsichtig mit einem Deckel verschließen und mit der Überprüfung des hergestellten Elektroskops beginnen. Der Test besteht darin, mit einem Körper, der zumindest eine gewisse elektrische Ladung hat, den äußeren Teil des Drahtes oder die Kugel zu berühren, wenn diese verwendet wird. Zu diesem Zweck eignet sich ein gewöhnlicher Kamm, der kürzlich verwendet wurde. Berührend draußen Draht, der elektrifizierte Körper überträgt die Ladung auf die Blütenblätter. Die Blütenblätter erhalten die gleiche Ladung, daher müssen sie auseinanderlaufen, und die Menge der elektrischen Ladung wird ungefähr durch den Winkel ihrer Divergenz bestimmt.

Um ein Elektroskop herzustellen, benötigen Sie ein Stück Draht, Metallfolie, ein Glas- oder Plastikgefäß mit Plastikdeckel und eine Schere.

Sicherheitstechnik. Seien Sie vorsichtig beim Arbeiten mit scharfen Scheren!

Wir schneiden den Draht mit einer Schere (oder mit einem Drahtschneider) auf eine solche Länge ab, dass er, wenn er in der Mitte gefaltet wird, vom Deckel bis mindestens zur Mitte des Glases reicht. Nachdem wir den Draht in zwei Hälften gefaltet haben, machen wir im Mittelteil eine Art Schlaufe, damit der Draht nicht versehentlich in das Glas geschoben werden kann.

Drehen Sie mit der Spitze einer Schere das Loch im Plastikdeckel des Glases. Es sollte nicht groß sein, damit der Draht nicht im entstandenen Loch „baumelt“.

Schieben Sie den Draht in das Loch im Deckel, sodass die „Schlaufe“ außerhalb der Dose bleibt und die Kanten des Drahtes innen liegen.

Schneiden Sie die „Blütenblätter“ des Elektroskops aus einem Stück Metallfolie aus. Besser ist es, wenn es sich um eine dünne Folie aus Süßigkeiten oder Schokolade handelt. In diesem Fall wird Ihr Elektrometer dank der Lichtblütenblätter „empfindlicher“.

Lassen Sie uns die Kanten des Drahtes biegen (dies kann mit einer Pinzette erfolgen), die Biegungen rund machen und die Folienblätter darauf auffädeln.

Und jetzt ist unser Elektroskop einsatzbereit! Bringt man einen elektrifizierten Körper (z. B. ein Stück Polyethylen) an die Drahtschleife, lösen sich die Blütenblätter des Elektroskops.

Erinnern wir uns an die Physik! Gleiche Ladungen stoßen sich gegenseitig ab. Metalldraht ist ein guter Leiter elektrischer Ladungen. Dadurch wird die Ladung auf die Blütenblätter übertragen. Erhalten identische Gebühren, sie werden sich abstoßen.