Elektroskop: Tarih, Nasıl Çalışır, Neleri Sunar?
Bir elektroskop, yakındaki nesnelerdeki elektrik yüklerinin varlığını tespit etmek için kullanılan bir cihazdır. Aynı zamanda elektrik yükünün işaretini gösterir; yani, negatif veya pozitif yük ise. Bu cihaz, bir cam şişenin içine hapsolmuş metal bir çubuktan yapılmıştır.
Bu çubuk, alt kısmına bağlı iki çok ince metal levhaya (altın veya alüminyum) sahiptir. Buna karşılık, bu yapı bir yalıtım malzemesi kapağıyla kapatılmıştır ve üst uçta "kollektör" adı verilen küçük bir küre vardır.
Elektrik yüklü bir nesneye bir elektroskopa yaklaşırken, konfigürasyonun alt ucunda bulunan metalik lameller tarafından iki tip reaksiyona şahit olabilir: lameller birbirinden ayrılırsa, nesnenin aynı elektrik yüküne sahip olduğu anlamına gelir elektroskoptan daha.
Diğer yandan, eğer tabakalar bir araya gelirse, nesnenin elektroskop yükünün karşısına elektriksel bir yükü olduğunu gösterir. Anahtar elektroskopu bilinen işaretli elektrik yükü ile şarj etmektir; bu nedenle, atılarak, cihaza yaklaştığımız nesnenin elektrik yükünün işaretini çıkarmak mümkün olacaktır.
Elektroskoplar, yükün işareti ve yoğunluğuyla ilgili göstergelere ek olarak, bir gövdenin elektriksel olarak yüklenip yüklenmediğini belirlemek için son derece kullanışlıdır.
tarih
Elektroskop, Kraliçe Elizabeth'in saltanatında İngiliz monarşisinin bir fizikçisi olarak görev yapan İngiliz doktor ve fizikçi William Gilbert tarafından icat edildi.
Gilbert ayrıca, on yedinci yüzyıl boyunca bilime yaptığı büyük katkılar nedeniyle "elektromanyetizma ve elektriğin babası" olarak da bilinir. Elektrostatik yüklerde deneylerini derinleştirmek amacıyla ilk bilinen elektroskobu 1600 yılında yaptı.
Versorium adı verilen ilk elektroskop, serbestçe bir kaide üzerinde dönen metal bir iğneden oluşan bir cihazdı.
Versoryumun yapılandırması pusula iğnesininkine çok benzerdi, ancak bu durumda iğne mıknatıslanmadı. İğnenin uçları, görsel olarak birbirlerinden ayrıldı; Ek olarak, iğnenin bir ucunda pozitif, diğerinde negatif yük vardır.
Versoryumun etki mekanizması, iğnenin ucunda indüklenen yüklere, elektrostatik indüksiyon vasıtasıyla dayanıyordu. Bu nedenle, çevredeki nesneye en yakın olan iğnenin ucuna bağlı olarak, bu ucun tepkimesi, nesneyi iğneyle işaretlemek veya itmek olacaktır.
Nesnenin pozitif bir yükü varsa, metaldeki negatif hareketli yükler nesneye çekilir ve negatif yüklü uç, versoryumdaki reaksiyonu indükleyen vücuda işaret eder.
Aksi takdirde, nesnenin negatif bir yükü varsa, nesneye çekilen kutup iğnenin pozitif ucu olacaktır.
evrim
1782'nin ortalarında seçkin İtalyan fizikçi Alessandro Volta (1745-1827), elektroskobun tespit etmediği elektrik yüklerini tespit etmek için önemli bir duyarlılığa sahip olan yoğunlaşma elektroskobunu yaptı.
Bununla birlikte, elektroskobun en büyük ilerlemesi, altın varak elektroskobunu icat eden Alman matematikçi ve astronom Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger'in (1765-1831) elinden geldi.
Bu elektroskobun yapılandırması bugün bilinen yapıya çok benzer: cihaz, üst ucunda metal bir küre bulunan bir cam zilden yapılmıştır.
Sırayla, bu küre bir iletken vasıtasıyla iki ince altın tabakasına bağlandı. "Altın somunlar" elektrostatik yüklü bir cisim yaklaşırken ayrıldı veya birleştiler.
Nasıl çalışır?
Bir elektroskop, yakındaki nesnelerdeki statik elektriği tespit etmek için kullanılan, elektrostatik itme nedeniyle iç tabakalarının ayrılması fenomenini kullanan bir cihazdır.
Statik elektrik, herhangi bir gövdenin dış yüzeyinde, doğal yük veya ovalama yoluyla toplanabilir.
Elektroskop, yüksek şarjlı yüzeylerden daha az elektrik yüklü yüzeylere elektronların transferinden dolayı, bu tür yüklerin varlığını tespit etmek için tasarlanmıştır. Ayrıca, lamellerin tepkimesine bağlı olarak, çevredeki cismin elektrostatik yükünün büyüklüğü hakkında da bir fikir verebilir.
Elektroskobun üst kısmında bulunan küre, çalışılan nesnenin elektrik yükünün bir alıcı varlığı olarak işlev görür.
Elektrik yüklü bir cismi elektroskoba yaklaştırmak suretiyle, aynı elektrik yükünü vücuttan alır; yani eğer elektrik yüklü yüklü bir nesneyi pozitif işaretiyle getirirsek, elektroskop aynı yükü elde eder.
Elektroskop daha önce bilinen bir elektrik yüküyle şarj edilmişse, aşağıdakiler gerçekleşecektir:
- Vücudun aynı yükü varsa, elektroskop içindeki metalik lameller birbirinden ayrılır, çünkü her ikisi de iter.
- Buna karşılık, nesnenin zıt bir yükü varsa, şişenin altındaki metal pullar bir arada kalacaktır.
Elektroskop içindeki lameller çok hafif olmalıdır, böylece elektrostatik itme kuvvetlerinin hareketi ile ağırlıklarının dengelenmesi gerekir. Böylece, çalışma nesnesini elektroskoptan uzağa hareket ettirerek, lameller polarizasyonunu kaybedecek ve doğal hallerine dönecektir (kapalı).
Elektriksel olarak nasıl şarj edilir?
Elektroskobu elektriksel olarak şarj etme gerçeği, cihaza yaklaştıracağımız nesnenin elektrik yükünün yapısını belirleyebilmek için gereklidir. Elektroskopun yükü önceden bilinmezse, nesnenin yükünün bu yüke eşit ya da zıt olup olmadığını belirlemek mümkün olmayacaktır.
Elektroskopu şarj etmeden önce nötr durumda olması gerekir; yani, içinde eşit sayıda proton ve elektron bulunur. Bu nedenle, cihazın yükünün nötrlüğünü sağlamak için, şarj işlemini gerçekleştirmeden önce elektroskobun toprağa bağlanması önerilmektedir.
Elektroskobun deşarjı metalik bir nesneyle dokunarak yapılabilir, böylece elektroskobun içinde bulunan elektrik yükünü toprağa akıtır.
Bir elektroskopu test etmeden önce şarj etmenin iki yolu vardır. Bunların her birinin en alakalı yönleri aşağıdadır.
İndüksiyon tarafından
Elektroskobu doğrudan temas etmeden şarj etmeyi içerir; yani, yalnızca yükü alıcı küre tarafından bilinen bir nesneye yaklaşmaktır.
Temas tarafından
Elektroskobun alıcı küresine doğrudan bilinen bir cisimle doğrudan temas ederek.
Ne için?
Elektroskoplar bir vücudun elektriksel olarak yüklenip yüklenmediğini belirlemek için kullanılır ve negatif bir yük mü yoksa pozitif bir yük mü olduğunu ayırt eder. Şu anda elektroskoplar, deneysel alanda, elektrik yüklü gövdelerde elektrostatik yüklerin tespitini kullanımları ile örneklemek için kullanılmaktadır.
Elektroskopların en önemli fonksiyonlarından bazıları şunlardır:
- Yakındaki nesnelerdeki elektrik yüklerinin algılanması. Elektroskop bir vücudun yaklaşımına tepki verirse, bunun nedeni elektriksel olarak yüklenmesidir.
- Elektroskobun ilk elektrik yüküne bağlı olarak, elektrostatik metalik tabakaların açılıp kapanmasını değerlendirirken, elektrik yüklü gövdelerin sahip olduğu elektrik yükü tipinin ayırt edilmesi.
- Elektroskop, etrafta radyoaktif madde olması durumunda, aynı elektrostatik endüksiyon prensibi nedeniyle ortamın radyasyonunu ölçmek için de kullanılır.
- Bu cihaz, kontrollü bir elektrik alanı içinde elektroskopun şarj ve deşarj hızını değerlendirerek, havada bulunan iyon miktarını ölçmek için de kullanılabilir.
Günümüzde elektroskoplar, çeşitli eğitim seviyelerindeki öğrencilere bu cihazın elektrostatik şarj dedektörü olarak kullanıldığını göstermek için okullarda ve üniversitelerdeki laboratuvar uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bir ev elektroskobu nasıl yapılır?
Ev yapımı bir elektroskop yapmak çok kolaydır. Gerekli elemanların elde edilmesi kolaydır ve elektroskopun montajı oldukça hızlıdır.
Aşağıda 7 kolay adımda bir ev yapımı elektroskop oluşturmak için gerekli olan malzemeler ve malzemeler listelenmiştir:
- Bir cam şişe. Temiz ve çok kuru olması gerekir.
- Şişeyi sızdırmaz kılmak için bir mantar.
- 14 ayar bakır tel.
- Bir pense.
- Bir makas.
- Alüminyum folyo.
- Bir kural.
- Bir balon.
- Yünlü kumaş.
süreç
1. adım
Kabın uzunluğunu yaklaşık 20 santimetreyi aşan bir bölüm elde edene kadar bakır teli kesin.
2. adım
Bakır telin bir ucunu bükün, bir çeşit spiral yapın. Bu bölüm, elektrostatik yük algılama küresinin işlevlerini yerine getirecektir.
Bu adım çok önemlidir, çünkü spiral, daha büyük bir yüzey alanının varlığından dolayı elektronların çalışma gövdesinden elektroskoba iletilmesini kolaylaştıracaktır.
3. adım
Mantarı bakır iplikle geçiyor. Kıvrılmış kısmın elektroskobun tepesine doğru olduğundan emin olun.
4. adım
Bakır telin alt ucunda L şeklinde hafif bir eğrilik yapın.
5. Adım
İki alüminyum lamelleri tabanda yaklaşık 3 santimetre üçgen şeklinde kesin. Her iki üçgenin de aynı olması önemlidir.
Lamellerin şişenin iç duvarlarıyla temas etmeyecek kadar küçük olduğundan emin olun.
6. adım
Her folyonun üst köşesinde küçük bir delik bulunur ve her iki alüminyum parçasını bakır telin alt ucuna yerleştirir.
Alüminyum folyo kızaklarını mümkün olduğunca yumuşak tutmaya çalışın. Alüminyum üçgenler çok fazla kırılır veya kırılırsa, istenen etki elde edilinceye kadar numuneleri tekrarlamak daha iyidir.
7. adım
Mantarı şişenin üst kenarına yerleştirin, alüminyum lamellerin bozulmaması veya yapılan montajı kaybetmemesi için çok dikkatli olun.
Kabı kapatırken her iki lamelin de temas etmesi son derece önemlidir. Aksi halde, bakır telin kıvrılmasını, tabakalar birbirine değene kadar değiştirmelisiniz.
Elektroskobunuzu test edin
Bunu kanıtlamak için, daha önce ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, makale boyunca daha önce açıklanan teorik kavramları uygulayabilirsiniz:
- Elektroskobun şarj olmadığından emin olun: bunun için, cihazda kalan herhangi bir yükü ortadan kaldırmak için metal bir çubukla dokunun.
- Bir nesneyi elektriksel olarak yükler: Elektrostatik yükleme balonunun yüzeyini yüklemek için bir balonu yünlü bir kumaşa sürtün.
- Bakır spirale yüklenen nesneye yaklaşma: bu uygulamayla elektroskop indüksiyonla yüklenecek ve kürenin elektronları elektroskoba aktarılacaktır.
- Metal folyoların reaksiyonuna dikkat edin: her iki folyo da aynı işarete sahip bir yükü paylaştığı için alüminyum folyo üçgenler birbirlerinden uzağa doğru hareket eder (bu durumda negatif).
Bu tip testleri kuru günlerde yapmaya çalışın, çünkü nem genellikle bu tür ev deneylerini etkiler çünkü elektronların bir yüzeyden diğerine geçmesini zorlaştırır.
