Evde elektroskop nasıl yapılır? Kısa talimatlar. Evde elektroskop Genel bilgi ve kısa çalışma prensibi

Bazılarının eğlenceli olduğunu biliyor musun? fiziksel cihazlar Hurda malzemelerden evde bir tane yapmak mümkün mü? Böyle bir üretim pratik fizik derslerinde bile zor değildir. Bu yazımızda bu cihazlardan biri hakkında detaylı olarak konuşacağız. Kendi ellerinizle nasıl elektroskop yapacağınızı öğrenmek için okumaya devam edin.

Elektroskop nedir

Elektroskop, bir nesnenin en minimum elektrik yükünü bile belirleyen bir cihazdır. Çalışması eşit yüklü parçacıkların birbirlerinden itilmesine dayanmaktadır. Hareketleriyle bir yükün varlığını görsel olarak yargılayabiliriz ve itme sırasında aralarında görünen açının keskinliğinden büyüklüğünü hesaplayabiliriz.

Bir cihaz oluşturmak için gerekenler

Ev elektroskobu nasıl yapılır? Her şeyden önce ihtiyacınız olan her şeyi hazırlamanız gerekir:

• Küçük folyo şeritleri. Alternatif olarak - papirüs kağıdı parçaları, plastik kapağı olmayan hafif ataçlar.
• Kısa bir bölüm bakır kablo- 15-20cm.
• Cam kap - şişe, sıradan kavanoz veya şişe.
• Uygun bir kauçuk veya iletken olmayan herhangi bir kapağı, önceki paragrafta anlatılan kaba takın.

Bir elektroskop oluşturmak

Şimdi bir kavanozdan veya başka bir cam kaptan nasıl elektroskop yapılacağına detaylı olarak bakalım:

Cihaz değişiklikleri

En basit tasarıma sahip bir elektroskopun nasıl yapılacağını anladıktan sonra, cihazını daha gelişmiş görmek isteyenler için bazı öneriler:

Elektroskopun çalışmasının kontrol edilmesi

Böylece elektroskopun nasıl yapılacağını tamamen anladık. Şimdi buluşumuzu test edelim. Bazı basit ama ilginç deneyler deneyin:

• Elinizi bakır telin üstüne koyun - buna yanıt olarak folyo veya papirüs kağıdının yaprakları birbirinden uzaklaşarak havada hafifçe yükselmelidir. Artık insan vücudunun zayıf da olsa bir elektrik yükü ilettiğini kanıtladınız.
• Şimdi elektrikli nesneyi tele yaklaştırın. En çok basit seçenek saçınızı taramak için kullanılan plastik bir tarak, bir balon veya yünlü bir ürünün üzerine sürülen bir kalem olacaktır. Cihazın içindeki folyo veya kağıt parçaları yukarı ve yanlara doğru yükselirken çok daha belirgin bir şekilde itilecektir.
• Örneğin yünlü bir ceket üzerine sürterek tarağı daha da elektriklendirin. Cihaz, elemanlarının hareketi sayesinde elektrik yükündeki artışı size anında bildirecektir.

Evde veya okulda kendi ellerinizle nasıl elektroskop yapacağınızı size anlatmak istediğimiz tek şey bu. Artık herhangi bir öğenin (akıllı telefon, giyim aksesuarı, tabak, kırtasiye malzemesi, küçük) elektrik yükünü doğru şekilde belirleyecek bir cihazınız var. Ev aletleri ve hatta sen ve ben. Kullanımı çok basittir: incelenen nesneyi elektroskopun tepesine yaklaştırmanız yeterlidir.

Bir elektroskop en küçük elektrik yükünü tespit edebilir. Bu makalede, bu cihazın doğaçlama yöntemlerle nasıl oluşturulacağı açıklanmaktadır. Elektroskopun çalışma prensibi benzer yüklerin birbirini itmesi kanununa dayanır. Bu gövdeler için, sizin takdirinize bağlı olarak kağıt veya folyo şeritleri kullanabiliriz.

Bir elektroskobu monte etmek için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:

1. Boyasız bir cam kap (kavanoz) ve plastikten, bir miktar telden veya çivi ve folyodan yapılmış bir kapak
2. Manuel

Öncelikle kavanozun kapağına bir delik açmanız gerekiyor. küçük boyutlu onları oraya yerleştirmek için bir tel veya çivi için. Kapaktaki deliğe bir tel veya çivi yerleştirmeden önce onu bükmeniz gerekir. alt kısım kanca şeklinde. Daha sonra kancanın ucuna bir şerit kağıt veya folyo yerleştirin.

Elektroskopun kapasitesini arttırmanın iki yolu vardır. İlk yöntem: Bir çivinin veya telin tepesinden bir spiral yapmanız gerekir, ikincisi ise folyoyla kaplı plastik bir topun üzerine koymaktır. Şimdi kavanozu bir kapakla kapatın ve ev yapımı elektroskop kullanıma hazır.

Elektroskopunuzun işlevselliğini test etmek için tele elektrikli bir nesneyle dokunmanız gerekir, bu da folyo şeritlerin yükselmesine neden olur. Elektrikli bir nesnenin yükü ne kadar büyük olursa, birbirlerini o kadar iterler. Bildiğimiz gibi, her insanın kendine ait bir elektrik yükü vardır, dokunulduğunda yapraklar biraz geriye doğru itilir.

Bir elektrik yükünün varlığının en basit göstergesi (niteliksel değerlendirme) (İng. elektroskop) - ilk elektrikli ölçüm cihazı.
Yükü ölçmek için bir elektrometre kullanılır. elektrometre).

Elektroskop türleri

öztoplu elektroskop (çift ​​samanlı elektroskop) - küresel elektroskop

1754 yılında İngiliz fizikçi John Canton tarafından icat edilmiştir ( J. Canton).

Bir dielektrik topundan oluşur (örneğin plastik ve eski mürver) - ( çukur topu- mürver topu)), ipek bir iplik üzerine asılmıştır. Yüklü bir cisim bir topun yanına yerleştirildiğinde, top ona doğru çekilir.
Bu fenomen nedeniyle oluşur dielektrik polarizasyon.

altın varak elektroskop - yaprak elektroskop

İki parça folyo içerir folyo yaprakları) (genellikle altından yapılır - altın) terminale bağlı (eng. kap).

Elektroskobun terminali yüklü bir cisimle temas ettiğinde. iletim yoluyla şarj etme veya temasla şarj etme) yükün bir kısmı terminalden ve bağlantı iletkeninden folyo tabakalarına akar.
Folyo yaprakları AYNI işaretli ve Coulomb yasasına göre birbirlerinden REPULSE harfi şeklinde düzenlenmiş yüklerle yüklenir " V".

Elektroskobu kullanarak şarj etmek de mümkündür. elektrostatik indüksiyon(İngilizce) İndüksiyonla şarj etme).
Elektrostatik indüksiyon olgusu, bir iletkenin yüzeyindeki yüklerin yeniden dağıtılması veya bir dış etki altında bir dielektrik polarizasyonudur. Elektrik alanı$E_(st)$. Bu durumda iletken veya dielektrik bir $p$ dipol momenti kazanır.
Yüklü bir cisim elektroskop terminalinin yakınına yerleştirildiğinde, yüklü (etkileyen) cismin yükünün tersi işaretli bir yük ile yüklenir ve yapraklar aynı işaretli yüklerle yüklenir.

1787'de İngiliz fizikçi Abraham Bennett tarafından icat edildi. İbrahim Bennett). Altın yaprakların iliştirildiği bakır bir plakanın üzerine bir yığın toz tebeşir yerleştirdi. Bu toza üflerseniz, toz hareket etmeye başlar ve parçacıklarının sürtünmesi, elektroskopun yapraklarının elektrifikasyonuna ve ıraksamasına neden olur:

Brockhaus ve Efron ansiklopedisinde elektroskopun Volta tarafından icat edildiği belirtiliyor:

Çeşitlilik yaprak elektroskop Kolbe elektroskobudur (mucit - Bruno Yulievich Kolbe):

Ev yapımı elektroskopum

Evde kendiniz elektroskop nasıl yapılır?

Elektroskopumu şunlardan yaptım:
cam kavanoz (1),
plastik kapak (2),
iki yaprak folyo (3),
bükümlü çift tel parçaları (4),
somunlu vidalar (5):

Elektroskopun çalışmasını kontrol etmek için onu çıkışa bağladım:

Kaynak açıldığında folyo tabakaları dağıldı:

Deneyin videosu :
https://youtu.be/RZRnhTi4lDk

Yüksek voltaj kaynağının çıkışındaki voltaj ne kadar yüksek olursa, folyo yapraklarının ayrılma açısı da o kadar büyük olur.
3 ila 6 kV voltajlarla deneyler yaptım:

Deney sonuçları:
3 kV - 33°, 4,5 kV - 41°, 6 kV - 48°.

Yaparsan regresyon analizi(http://www.xuru.org/rt/lr.asp kullanılarak), aşağıdaki elde edilir doğrusal bağımlılık(elektroskop yaprakları $\phi$ (derece cinsinden) ile yüksek voltaj kaynağının voltajı $U$ (kV cinsinden) arasındaki açıyı ilişkilendiren $r=0,9993$ korelasyon katsayısıyla:
$$\phi = 5 U + 18,2 $$

Makalede " Elektrostatikte gösteri deneyleri: düşük maliyetli cihazlar"Brezilyalı yazarlar Alessio Ganci Ve Salvatore Ganci Elektroskop için yük kaynakları olarak aşağıdakiler önerilmektedir:

• piezo çakmak;
• elektrofor;
• "oyuncak" Van de Graaff jeneratörü" Eğlenceli Sinek Çubuğu"

Elektroskopun kapasitesini arttırmak için terminale sarmal bir tel veya metal bir plaka bağlayabilirsiniz.
Brockhaus ve Efron ansiklopedisi bir kapasitörün bağlanmasıyla ilgili tavsiyeler verir:

Elektroskop terminalini oluşturmak için elektroskop vidasının üstüne alüminyum bir disk yerleştirdim:

Elektrostatik indüksiyonun etkisini gözlemlemek için bir ebonit çubuk kullandım ( ebonit- yüksek oranda vulkanize edilmiş kauçuk yüksek içerik kükürt):

Kullandığım çubuğa elektrik yükü vermek için triboelektrik etki- dış görünüş elektrik ücretleri sürtünme nedeniyle malzemede (temas elektrifikasyonunun tezahürlerinden biri).

Triboelektrik etki sergileyen malzemeler triboelektrik serisi ( triboelektrik dizisi) Bir ucu pozitif, diğer ucu negatiftir. Bir çift malzeme birbirine sürtündüğünde, sıranın pozitif ucuna en yakın olan malzeme pozitif yüklenecektir (diğer malzeme negatif yüklenecektir). :
Asbest - asbest
Kürk (tavşan) - tavşan kürkü
Cam - cam
Mika - mika
Yün - yün
Kuvars - kuvars
Kürk (kedi) - kedi kürkü
Kurşun - kurşun
İpek - ipek
İnsan saçı - insan saçı
Pamuk - pamuk
Ahşap - ağaç
kehribar - kehribar
Bakır, pirinç - bakır, pirinç
Lastik
Kükürt - kükürt
Selüloit - selüloit
Hindistan kauçuğu- doğal kauçuk

Tipik olarak daha büyük malzemeler dielektrik sabiti(elektron donörleridir) ( Cohen'in kuralı). Ancak çok iyi bilinen bir paradoks var: triboelektrik halka- "ipek-cam" çiftinde cam negatif yüklüdür ve "cam-çinko" çiftinde çinko negatif yüklüdür, ancak "çinko-ipek" çiftinde ipek negatif yüklüdür.

Ebonit çubuğu saçlarıma sürerek şarj ettim. Yüklü bir çubuk elektroskobun terminaline yaklaştığında elektroskopun yaprakları birbirinden ayrılır:

Elektrostatik indüksiyon sırasında yüklerin işaretlerini gösteren deneyler

Deneyim1

Pozitif yüklü bir elektroskopun terminaline negatif yüklü bir ebonit çubuk getirilirse, indüksiyon nedeniyle yaprakların toplam pozitif yükü azalacak ve bunlar yaklaş

Deneyim 2

Negatif yüklü bir ebonit çubuk, negatif yüklü bir elektroskopun terminaline getirilirse, indüksiyon nedeniyle yaprakların toplam negatif yükü artacak ve bunlar dağılacak

Deneyim3


1 - ebonit çubuğunu saça (yün) sürün ve negatif bir yük elde edin ve onu elektroskopun terminaline getirin - elektrostatik indüksiyon olgusu nedeniyle terminal pozitif bir yük kazanır ve yapraklar negatif olarak yüklenir ve yanlara doğru uzaklaşın (elektroskop kutuplaştırır)
2 - Ebonit çubuğu çıkarmadan, parmağımızla terminale hızlı bir şekilde dokunuyoruz - yaprakların negatif yükü onlardan insan vücuduna akıyor, yapraklar yaklaşıyor
3 - çubuğu çıkarın ve yüklü yapraklar terminalden pozitif yük aldıkları için yanlara doğru ayrılır
4 - Negatif yüklü bir çubuk yaklaştığında, pozitif yüklü yapraklar üzerlerinde negatif bir yük indüklendiğinden birbirine yaklaşır.

Elektroskobu şarj etmek için ev tipi piezo çakmağı da kullandım:

Elektroskop deşarjı

Güç kaynağının elektroskopla bağlantısı kesildiğinde, yük yavaş yavaş elektroskoptan (hava iyonları yoluyla) “boşalır” ve yapraklar yavaşça birbirine yaklaşır.

Bir elektroskopun güç kaynağıyla bağlantısı kesildiğinde, elektroskobun neredeyse anında boşalması meydana gelir.

tavsiye

Havadaki nemi azaltmak için, elektroskopun içine önceden kalsine edilmiş (örneğin bir tavada) silika jel veya alüminyum jel granülleri yerleştirebilirsiniz.

JB Calvert (http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/elechome.htm) elektroskobun topraklanmış, iletken bir yüzeye yerleştirilmesini (veya elinizde tutulmasını) veya elektroskobun tabanının iletken malzemeyle kaplanmasını önerir. Bu durumda, elektroskop bir kapasitördür; elektrotlardan biri taç yaprakları, ikincisi ise alt metal plakadır. Böyle bir kapasitörün kapasitansı bir multimetre ile ölçülebilir.

Makalede " Bir Elektroskop Oluşturun"yazar tarafından Dergide " Popüler Elektronikler"Temmuz 1955 için elektroskopla yapılan deneylerin örnekleri verilmiştir:

Bir elektroskopun uygulanması

Statik elektrik tespiti

Makalede " Bir Elektroskop Oluşturun"dergi" Popüler Elektronikler"Temmuz 1955'ten bu yana, elektroskopların bazen endüstride kağıt, fotoğraf filmi, giysi, plastik levhalar vb. üzerindeki statik yükleri tespit etmek ve bunların yardımıyla ameliyathaneleri ve yakıt kamyonlarını kontrol etmek için kullanıldığını gösteriyor.

Atmosfer

Atmosferin elektriksel durumunu belirlemek için elektroskoplar kullanıldı.

Radyasyon

Bir elektroskop, önceden yüklenmiş bir elektroskopun (dozimetrik elektroskop) yapraklarının (yük boşaltma) yakınsama hızıyla iyonlaştırıcı radyasyon seviyesini yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılabilir. radyoskop).

$\gama$
Gama radyasyonu havayı iyonize eder:

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

Hava elektriği iletmeye başlar ve yük "boşalır".

$\beta$
Beta radyasyonu (yüksek enerjili elektronlar) yaprakların pozitif yüklerini kaybetmesine neden olur.

$\alfa$
Alfa parçacıkları camdan geçemez .

Radyoaktif cevherleri arayın
Arama yaparken uranyum cevherleri Bulunan numunelerin radyoaktivitesini değerlendirmek için elektroskoplar kullanıldı.

Kozmik ışınlar

Avusturyalı kaşif Victor Hess ( Victor Hess 1911-1913'te atmosferdeki iyonlaştırıcı radyasyonun seviyesini (bir balonda yükselen) değerlendirmek için bir Wolfe elektroskobu kullandı ve artan rakımla (kozmik ışınların neden olduğu) iyonizasyon yoğunluğunda bir artış kaydetti.

Elektroskop, bir elektrik yükünü tespit etmenizi ve bu yükün büyüklüğünü yaklaşık olarak belirlemenizi sağlayan basit bir alettir. Bir elektroskopun geleneksel yapısı, bir tarafına bir bilyenin tutturulduğu düzenli bir metal çubuk içerir. Çubuğun tabanına birkaç hafif metal levha tutturulmuştur. Bu çubuk bir cam kabın içine yerleştirilir ve elektrik yüklerinin geçmesine izin vermeyen bir malzeme kullanılarak içine sabitlenir.

Çubuk, çubuğun bir ucuna takılan top dışarıda kalacak şekilde bir kaba yerleştirilir. Bir elektroskopun çalışma prensibi oldukça basittir: sadece yükünün belirlenmesi gereken bir cismi alıp çubuğun topuna getirmeniz yeterlidir. Dokunduktan sonra vücutta bulunan elektrik yükü, çubuk boyunca hafif metal levhalara geçer ve etkisi altında birbirini hafifçe iter. Levhalar arasında oluşan açı değerlendirilerek elektrik yükünün yaklaşık düzeyi belirlenir.

Elektroskopun nasıl yapılacağının açıklaması

Aşağıdaki önerileri izleyerek kendiniz bir elektroskop yapabilirsiniz:

Çalışmak için ihtiyacımız olacak:

1. dar boyunlu cam kavanoz veya şeffaf camlı şişe.
2. aynı şişeden (veya başka bir uygun şişeden) mantar,
3. küçük tel parçası
4. kağıt mendil veya normal folyo.

Bu yüzden. Elektroskop yapımı....

• Telin içine sıkıca oturması için mantarda küçük bir delik açmak gerekir. Bunu yapmak için, normal bir tirbuşon bile olsa, mevcut herhangi bir aleti kullanabilirsiniz. Telin önceden ölçülmesi gerekir; uzunluğu, kullanılan kutunun veya şişenin derinliğini aşmamalıdır.
• Daha sonra, mantarı kapatırken teli mantarın içine geçirmelisiniz. çoğu Tel şişenin içinde kaldı ve daha küçük olan tel dışarıda, mantarın üzerinde kaldı. Delik çok büyükse ve tel sıkı tutunmuyorsa uygun herhangi bir malzeme kullanılarak sabitlenmelidir.
• Bir lehimleme aletiniz varsa, telin üst ucuna (kapağın üzerinde bulunan) küçük bir metal topu lehimleyin. Bu mümkün değilse, elektroskop top olmadan mükemmel çalışacağından her şeyi olduğu gibi bırakabilirsiniz.
• Telin alt ucuna folyo veya kağıt mendilden yapılmış iki küçük yaprağı tutturmak kalır. Bir elektrik yükü geçtiğinde yaprakların farklı yönlere ayrılarak bir açı oluşturması beklentisiyle paralel olarak takılmalıdır.

Son olarak şişeyi bir kapakla dikkatlice kapatmanız ve üretilen elektroskobu kontrol etmeye başlamanız gerekir. Test, telin dış kısmına veya kullanılıyorsa topa, en azından bir miktar elektrik yükü taşıyan herhangi bir cismin dokunmasından oluşur. Son zamanlarda kullanılan sıradan bir tarak bu amaç için uygundur. Dokunmak dıştan tel, elektrikli gövde yükü yapraklara aktarır. Yapraklar aynı yükü alırlar, bu nedenle birbirlerinden ayrılmaları gerekir ve elektrik yükünün miktarı yaklaşık olarak ayrılma açısına göre belirlenir.

Elektroskop yapmak için bir parça tele, metal folyoya, plastik kapaklı bir cam veya plastik kavanoza ve makasa ihtiyacınız olacaktır.

Güvenlik önlemleri. Keskin makaslarla çalışırken dikkatli olun!

Teli makasla kesiyoruz (veya tel kesiciyle kesiyoruz), ikiye katlandığında kapaktan kavanozun en azından ortasına kadar ulaşacak kadar uzun. Teli ikiye katladıktan sonra orta kısımda telin yanlışlıkla kavanozun içine itilmemesi için bir tür ilmek yapacağız.

Bir makasın ucunu kullanarak kavanozun plastik kapağındaki deliği çevirin. Telin ortaya çıkan delikte "sallanmaması" için büyük olmamalıdır.

"Döngü" kavanozun dışında kalacak ve telin kenarları içeride kalacak şekilde teli kapaktaki deliğe itin.

Elektroskopun "yapraklarını" bir metal folyo parçasından kesin. Tatlılardan veya çikolatadan ince folyo olması daha iyidir. Bu durumda elektrometreniz ışık yaprakları sayesinde “daha ​​hassas” hale gelecektir.

Telin kenarlarını bükelim (bu, cımbız kullanılarak yapılabilir), kıvrımları yuvarlatalım ve folyo yapraklarını üzerlerine dizelim.

Ve artık elektroskopumuz kullanıma hazır! Tel halkasına elektrikli bir cisim (örneğin bir parça polietilen) getirirseniz, elektroskopun yaprakları ayrılacaktır.

Fiziği hatırlayalım! Benzer yükler birbirini iter. Metal tel, elektrik yüklerini iyi bir iletkendir. Bu nedenle yük onun içinden yapraklara aktarılır. Almış olmak özdeş masraflar, uzaklaştıracaklar.