Обычно электроскоп сделан из двух полосок золотой фольги в стеклянном сосуде, редко у кого имеется и, как правило, недоступен обычным ученикам. В этой статье я расскажу вам как в домашних условиях сделать электроскоп из подручных материалов. Электроскоп – это инструмент, позволяющий обнаружить электрозаряд, им легко и просто пользоваться.
История создания
Впервые доклад об изобретении электроскопа написал физик и врач Вильям Гилберт, работавший в Великобритании при правлении Елизаветы Первой. Этот ученый также является «отцом» электромагнетизма за счет большого вклада в науку в XVII столетии. Он создал первое устройство в 1601 г. для углубления опытов с электричеством.
Первый прибор, который назывался версориум, представлял собой конструкцию, где металлическая иголка свободно вращалась на специальном пьедестале.
Конфигурация этого устройства сильно напоминала обычный компас, однако здесь была не намагниченная игла. Ее концы зрительно отличались между собой. Помимо этого, одно окончание имело отрицательный заряд, а второе — положительный.
Принцип работы был основан на импульсах, которые возникали на концах благодаря электромагнитной индукции. То есть с учетом того, какой стороной иголка располагалась максимально близко к предмету, реакция конца заключалась в том, чтобы отталкиваться или притягиваться к объекту.
В начале 1783 г. знаменитый физик из Италии Алессандро Вольта создал конденсационный электрометр, обладающий повышенной чувствительностью для определения электрозарядов.
Но самых больших успехов добился астроном и математик из Германии Иоганн Готтлиба, он изобрел золотой листовой прибор. Рисунок этого устройства напоминает конструкцию, которая используется в наше время. Оборудование имело стеклянный колокол со стальной сферой сверху. При этом последняя соединялась проводником с двумя тонкими золотыми листами. Пластины соединялись или расходились с учетом приближения электрического заряженного предмета.
Что нужно для создания прибора
Как сделать домашний электроскоп? В первую очередь нужно подготовить все необходимое:
- Маленькие полоски фольги. Как альтернатива — кусочки папирусной бумаги, легкие скрепки без пластиковой накладки.
- Небольшой отрезок медной проволоки — 15-20 см.
- Стеклянный сосуд — колба, обычная банка или бутылка.
- Подходящая по размеру резиновая или любая не проводящая ток крышка, пробка к емкости из предыдущего пункта.
Создаем электроскоп
А вот теперь подробно разберем, как сделать электроскоп из банки или другой стеклянной емкости:
- Первым делом примемся за крышку или пробку. Шилом, штопором или толстой иголкой проделайте в этом предмете такое отверстие, чтобы через него могла пройти проволока, при этом не свободно, а плотно.
- Если отверстие получилось слишком широким, то проволоку необходимо зафиксировать в нем с помощью скотча, изоленты, бумаги или пластилина.
- Протяните проволоку. При этом меньшая ее часть остается снаружи, над крышкой, а большая будет находиться в банке.
- Продолжаем рассказывать о том, как сделать электроскоп. После того как вы протянули проволоку через крышку, загните крючком ту ее часть, которая будет находиться в колбе. Можно сделать это руками, а можно используя специальный инструмент — иглогубцы. Крючок должен быть в форме буквы W.
- Проволока должна свободно помещаться в таком виде в емкости, не задевая при этом ее стенок или дно.
- Наденьте на проволочный крючок фольгу либо папирусную бумагу. Эти элементы должны помещаться в нижних уголках крючка, загнутого по форме W. И тоже не должны касаться дна банки или колбы.
- Теперь осталось плотно закупорить емкость крышкой. Теперь можно приступить к испытаниям своего собственного электроскопа.
Как сделать электроскоп
Для домашнего электроскопа понадобится проволока или гвоздь, фольга, любой прозрачный стеклянный сосуд. Лучше всего взять банку с крышкой.
Последовательность действий:
- В крышке необходимо проделать отверстие, в которое будет пролезать гвоздь или проволока. Для этого можно воспользоваться острой спицей, шилом или тонким сверлом.
- Нижнюю часть проволоки или гвоздя нужно загнуть в форме крючка и просунуть в отверстие крышки.
- На крючке гвоздя или проволоки размещается полоска папирусной бумаги или фольга.
- Чтобы электроскоп был восприимчивее к самым маленьким зарядом, необходимо свободный конец гвоздя или проволоки скрутить в улитку или сделать шарик из фольги.
- После банка закручивается крышкой. Электроскоп готов к использованию.
Чтобы проверить электроскоп на работоспособность необходимо поднести к открытому концу прибора заряженный предмет. Например, это может быть наэлектризованная расческа. При этом лепестки фольги в банке должны приподниматься. Можно провесить работу с помощью касания пальца, листочки фольги также должны отталкиваться, так как через тело протекает электрический заряд.
Модификации прибора
После того как мы разобрали, как сделать электроскоп самой простой конструкции, приведем несколько рекомендаций для тех, кто хочет видеть свой прибор более продвинутым:
- Для повышения емкости электроскопа займитесь верхней частью проволоки, возвышающейся над крышкой: проще всего свернуть ее спиралью.
- Еще один вариант увеличения емкости: надеть на верхнюю половину проволоки обмотанный фольгой пластиковый шарик.
- Если у вас под рукой паяльный инструмент, то к наружному отрезку проволоки можно припаять небольшой металлический элемент.
Общая информация и краткий принцип действия
Что же такое электроскоп и зачем он нужен? Данное устройство способно определять имеющийся электрический заряд. Определить его наличие этот нехитрый прибор сможет, даже если заряд очень слабый. Как сделать электроскоп в домашних условиях, чтобы он не уступал по качеству заводским типам?
Для того чтобы создать качественную вещь, необходимо понимать, как она работает. Основной принцип функционирования устройства лежит в том, что одноименно заряженные тела будут взаимно отталкиваться друг от друга. Это довольно простой и известный закон среди людей, работающих в этой сфере. Так как прибор будет самодельного производства, то в качестве тел будут использоваться либо куски фольги, либо креповой бумаги. Как сделать электроскоп в домашних условиях из фольги и еще нескольких элементов?
Изготовление своими руками
Изготовить самостоятельно простейший электроскоп довольно просто. Требуемые детали легко купить, а сборка производится очень быстро.
Необходимые материалы:
Вначале нужно отрезать медную проволоку длиной около 25 см. Один ее конец сгибается в форме спирали. Он будет играть роль сферы приемника электрического заряда. Этот этап важен, поскольку спираль способствует передаче электронов от изучаемого объекта к электрометру из-за своей большой площади. Проделайте в пробке отверстие и проденьте проволоку. Сделайте L-образный изгиб снизу.
Обрежьте две пластины из фольги в виде треугольника длиной приблизительно 4 см. Главное, чтобы эти ламели были одинаковые. Удостоверьтесь, что они достаточного размера, чтобы не касаться внутренней поверхности банки. На проволоку крепят пластины через предварительно проделанные два отверстия в фольге.
Нужно постараться сделать скольжение ламелей максимально плавным. Закройте осторожно пробкой банку, чтобы треугольники не повредились и не испортили сборку.
Обе пластины должны находиться в контакте друг с другом при герметизации емкости. Если соединение отсутствует, то нужно изменить изгиб проволоки, пока ламели не будут соприкасаться между собой.
Принцип работы
Электрометр — это прибор, который используется для выявления статического электричества около находящихся предметов, использует эффект соединения внутренних тонких металлических листов из-за электростатического притяжения. Статическое поле появляется на внешней части объекта за счет трения или происходящей нагрузки.
Устройство предназначается для определения наличия типа заряда с помощью переноса электронов с сильно заряженных участков на разряженные поверхности. Помимо этого, с учетом реакции пластин это позволяет определить величину электрического импульса предмета. Сфера, которая находится сверху прибора, является приемником заряда предмета изучения.
При приближении электростатически заряженного объекта ближе к устройству оно получит такой же электрозаряд от предмета. То есть, если подойти к объекту, который положительно заряжен, прибору передастся такой же заряд.
Если электрометр уже имел известный электрический импульс, можно увидеть следующее:
- Если объект одинаково нагружен, металлические листы, находящиеся в устройстве, разойдутся.
- И наоборот, если тело противоположно заряжено, стальные пластины будут между собой прочно соединены.
Металлические листы в приборе должны иметь легкий вес, чтобы их масса могла сбалансировать воздействие электрических сил отторжения. Так, если отодвигать предмет изучения от устройства, в пластинах снижается поляризация и они становятся в естественное положение («закрываются»).
Второй вариант
Использовать электроскоп можно не только для того, чтобы проверить силу заряда определенного предмета. Это оборудование также подходит для того, чтобы определить ионизацию воздуха. То есть он может быть использован для проверки радиации. Как уже говорилось ранее, основной принцип действия электроскопа основывается на определенном законе. Тут стоит добавить, что если отградуировать шкалу на таком устройстве, можно точно определить силу заряда. Такие вещи некоторые называют электромерами.
Зарядка электроскопа
Наличие электрической зарядки прибора требуется для определения природы импульса исследуемого предмета, куда подносят оборудование. Если заряд электрометра предварительно не узнать, то не получится определить, является ли нагрузка на теле такой же либо она противоположна.
Перед зарядом оборудования оно должно находиться в нейтральном состоянии — быть внутри с одинаковым количеством электронов и протонов. Поэтому, перед тем как заряжать, необходимо установить устройство на пол и подключить электрометр к заземлению, так можно обеспечить нейтральность нагрузки прибора. Разрядку оборудования можно произвести, если прикоснуться к нему металлическим предметом.
Существует несколько способов зарядки прибора перед проведением испытаний:
- По контакту. За счет прикосновения к принимающей сфере оборудования непосредственно предмета, заряд которого известен.
- По индукции. Этот способ подразумевает зарядку электрометра без установления непосредственного контакта с прибором, то есть лишь во время приближения к предмету.
Необходимые материалы и краткая инструкция
Для того чтобы изготовить наиболее примитивный вариант прибора, понадобятся следующие предметы:
- Первая необходимая вещь — это обычная стеклянная банка.
- Второй важный элемент — это гвоздь с малым диаметром. Если такого не имеется, то можно использовать медную проволоку.
- Как говорилось ранее, понадобится фольга или же креповая бумага.
- Последний необходимый материал — это обычные нитки.
Далее можно приступить к главному вопросу, как сделать электроскоп в домашних условиях?
Первое, что нужно сделать, — это проделать отверстие в центре пластиковой крышки от банки. Диаметр отверстия должен соответствовать размеру гвоздя или медной проволоки. После этого нужно вставить металлический стержень, то есть гвоздь или проволоку, в уже имеющееся отверстие. Далее необходимо при помощи ниток примотать фольгу или же креповую бумагу к концу стержня. После этого получившейся крышкой с гвоздем нужно закрыть банку. После этого можно считать, что изготовление прибора завершено.
Один небольшой нюанс, который касается того, кто будет использовать проволоку. Чтобы она удержалась в отверстие и не падала вниз, на конце необходимо сделать небольшую петлю. К ней же нужно прикрепить фольгу при помощи ниток.
Проверить, работает ли устройство, можно довольно просто. Необходимо поднести к стеклянной банке, а именно к шляпке гвоздя, обмотанной фольгой, наэлектризованную расческу. Лепестки фольги начнут отталкиваться. Силу заряда можно определить по тому, насколько сильно друг от друга отталкиваются элементы. Чем больше расстояние, тем сильнее заряд.
