Устройство, принцип действия и назначение электроскопа

Проверка работы электроскопа

Вот мы и полностью выяснили, как сделать электроскоп. Давайте теперь тестировать свое изобретение. Проведите несколько простых, но интересных опытов:

• Поднесите к верхней части медной проволоки руку — лепестки фольги или папирусной бумаги в ответ на это должны немного приподняться в воздухе, отталкиваясь друг от друга. Сейчас вы только что доказали, что человеческое тело проводит электрический заряд, пусть даже слабый.
• А теперь приблизьте к проволоке наэлектризованный предмет. Самым простым вариантом будет пластмассовая расческа, которой причесали волосы, воздушный шарик или ручка, потертая о шерстяное изделие. Кусочки фольги или бумаги внутри прибора гораздо заметнее будут отталкиваться, при этом приподнимаясь вверх и в стороны.
• Еще сильнее наэлектризуйте расческу, потерев ее, например, о шерстяную кофту. Прибор движением своих элементов тут же уведомит вас об увеличении ее электрического заряда.

Вот и все, что мы хотели рассказать вам о том, как сделать электроскоп своими руками дома или в школе. Теперь у вас есть прибор, который верно определит электрический заряд любого предмета — смартфона, аксессуара для одежды, посуды, канцелярских товаров, мелкой бытовой техники и даже нас с вами. Работа его очень проста: следует только близко поднести к верхней части электроскопа объект исследования.

Электроскоп – это простой прибор, позволяющий выявить электрический заряд и приблизительно определить величину данного заряда. Традиционная структура электроскопа включает в себя обычный металлический стержень, с одной стороны которого закреплён шарик. Снизу к стержню прикрепляются несколько листочков из лёгкого металла. Данный стержень вставлен в стеклянную ёмкость и закреплён в ней с помощью материала, не пропускающего электрические заряды.

Стержень помещён в ёмкость таким образом, что шарик, прикреплённый с одного конца стержня, остаётся снаружи. Принцип действия электроскопа достаточно несложен: стоит только взять тело, заряд которого нужно определить и поднести его к шарику стержня. После прикосновения имеющийся у тела электрический заряд переходит по стержню к листкам лёгкого металла, которые под его воздействием слегка отталкиваются друг от друга. Оценивая угол, который образуется между листками, определяют примерный уровень электрического заряда.

Описание как сделать электроскоп

Изготовить электроскоп самостоятельно можно при соблюдении следующих рекомендаций:

Для работы нам потребуется:

1. стеклянная банка с узким горлом или бутылка с прозрачным стеклом.
2. пробка от этой же бутылки (или другая подходящая),
3. небольшой кусок проволоки
4. папиросная бумага или обычная фольга.

Итак. Делаем электороскоп….

• Необходимо в пробке проделать небольшое отверстие таким образом, чтобы проволока плотно входила в него. Для этого можно воспользоваться любым подручным инструментом, вплоть до обычного штопора. Проволоку нужно предварительно измерить, её длина не должна превышать глубину используемой банки или бутылки.
• Далее следует продеть проволоку в пробку, чтобы при закрытии пробки большая часть проволоки оставалась в бутылке, а меньшая — снаружи, над пробкой. Если отверстие слишком большое и проволока не держится плотно, её следует закрепить с помощью любых подходящих материалов.
• Если имеется паяльный инструмент, то к верхнему концу проволоки (который расположен над крышкой) стоит припаять небольшой металлический шарик. Если такой возможности нет, можно оставить всё как есть, так как электроскоп будет прекрасно работать и без шарика.
• К нижнему концу проволоки остаётся прикрепить два небольших лепестка из фольги или папиросной бумаги. Прикреплять следует параллельно с расчётом на то, что при прохождении электрического заряда лепестки должны расходиться в разные стороны и образовывать угол.

Наконец, необходимо аккуратно закрыть бутылку крышкой и приступать к проверке изготовленного электроскопа. Проверка заключается в прикосновении любого тела, имеющего хоть какой-то электрический заряд к внешней части проволоки или к шарику в случае его использования. Подойдёт для этой цели обычная расчёска, которой недавно пользовались. Прикасаясь к внешней стороне проволоки, наэлектризованное тело передаёт заряд вниз, к лепесткам. Заряд лепестки получают одноимённый, поэтому они должны расходиться, а по углу их расхождения приблизительно определяется величина электрического заряда.

Физика8 класс

§ 26. Электроскоп

Электризация тел может осуществляться не только при трении. Например, если прикоснуться к телу каким-либо предварительно наэлектризованным предметом, то оно электризуется.

Электроскоп

Поднесём наэлектризованную эбонитовую палочку к гильзе, изготовленной из металлической фольги и висящей на шёлковой нити (рис. 33). Гильза сначала притянется к палочке, затем оттолкнётся от неё. Очевидно, гильза, коснувшись палочки, получила от неё отрицательный заряд. Это предположение можно проверить, если к уже заряженной гильзе поднести наэлектризованную о шёлк стеклянную палочку. Гильза, которая только что оттолкнулась от эбонитовой палочки, притягивается к стеклянной.

Рис. 33. Электризация гильзы

С помощью подобных опытов можно обнаружить, что тело наэлектризовано, т. е. ему сообщён электрический заряд. На рассмотренном физическом явлении основано действие электроскопа (от греч. электрон и скопео — наблюдать, обнаруживать). Электроскоп — это простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины. Простейший школьный электроскоп изображён на рисунке 34. В нём металлический стержень с листочками пропущен через пластмассовую пробку, вставленную в металлический корпус. Корпус с обеих сторон закрыт стёклами. Если к незаряженному электроскопу поднести, например, заряженную эбонитовую палочку, то его лепестки разойдутся (рис. 34, а). Если к положительно заряженному электроскопу поднести тело, имеющее заряд того же знака, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее. Приближая к электроскопу тело, заряженное противоположным по знаку зарядом, заметим, что угол между листочками электроскопа уменьшится (рис. 34, б).

Рис. 34. Обнаружение заряда с помощью электроскопа:
а — незаряженного; б — заряженного

Таким образом, заряженный электроскоп позволяет обнаружить, каким зарядом наэлектризовано то или иное тело.

По отклонению листочков электроскопа можно определить также, увеличился или уменьшился его заряд. Чем больше угол, на который разойдутся листочки электроскопа при его электризации, тем сильнее он наэлектризован. Значит, тем больший электрический заряд на нём находится.

Существует ещё один вид электроскопа — электрометр (рис. 35, а). В нём вместо лепестков на металлическом стержне укреплена стрелочка — В. Она, заряжаясь от стержня D, отталкивается от него и отклоняется на некоторый угол (рис. 35,6).

Рис. 35. Электрометр:
а — внешний вид; б — механизм зарядки

Вопросы

1. Как при помощи листочков бумаги обнаружить, наэлектризовано ли тело? .
2. Опишите устройство школьного электроскопа.
3. Как по углу расхождения листочков электроскопа судят о его заряде?

Электрокарандаш своими руками

Электрокарандаш своими руками

Если вам нужно писать или рисовать на металлической поверхности, советуем изготовить электрокарандаш, который разработал харьковский радиолюбитель Николай Михайлусь. Этим оригинальным инструментом вы сможете быстро наносить изображения на любое металлическое изделие.

Корпус электрокарандаша 1 изготовьте из пластмассовой, дубовой или буковой трубки. В корпус плотно вставьте каркас катушки 2, изготовленный из любого антимагнитного материала, лучше всего из пластмассы, латуни, бронзы. На каркас до полного заполнения намотайте виток к витку обмотку проводом ПЭЛ 0,8 — 1,1 мм._К началу обмотки катушки припаяйте 1 -1,5 м гибкого изолированного провода, который через отверстие в каркасе выведите наружу. Место спайки тщательно изолируйте. Конец обмотки припаяйте к каркасу катушки, если она латунная, или выведите из каркаса и гибким проводом припаяйте к подвижному стальному якорю 5.

Якорь 5 из мягкой стали или железа должен свободно, без заеданий перемещаться в корпусе электрокарандаша и каркасе катушки. Между подвижным якорем и каркасом на стержень якоря наденьте мягкую пружину 7. В отверстие якоря вставьте заточенный наконечник 8 из медной, латунной, а лучше из молибденовой или вольфрамовой проволоки диаметром 2 мм.

Размеры деталей электрокарандаша могут быть произвольными. Наружный диаметр корпуса не должен превышать 20-24 мм.

Питается электрокарандаш от регулируемого переменного напряжения 2-12 в. Такое напряжение можно получить от специального понижающего трансформатора. Можно использовать трансформаторы или автотрансформаторы, применяемые для холодильников, радиоприемников, телевизоров. В этом случае поверх обмотки трансформатора намотайте проводом ПЭЛ или ПВО диаметром 1,5 — 2 мм дополнительную обмотку с выводами от 2 до 12 в.

Прикасаясь наконечником электрокарандаша к металлической пластинке, на которую наносится надпись, вы замыкаете цепь питания обмотки катушки. Магнитное поле катушки втягивает подвижный сердечник. Наконечник отрывается от металлической пластинки и разрывает цепь питания. Якорь под действием пружины выталкивается, и наконечник вновь касается металлической пластинки и подает питание на обмотку катушки. В момент отрыва наконечника от металлической пластинки проскакивает искра, которая разрушает металл и оставляет след на пластинке.

Регулировка собранного электрокарандаша сводится к подбору возвратной пружины. Подайте на электрокарандаш небольшое напряжение и слегка прикоснитесь острием к металлической пластинке. Если наконечник не вибрирует, а между ним и пластинкой нет искры, переключите провод электрокарандаша на более высокое напряжение. Если вы подали на электрокарандаш уже 12 в и он не работает, поставьте более мягкую пружину и начните снова подбирать напряжение питания. Однажды отрегулированный электрокарандаш служит неограниченно долго, только время от времени надо затачивать наконечник. При полном износе замените наконечник новым.

Поверхность, на которой необходимо писать или рисовать, полезно смочить тонким слоем керосина.

При работе с электрокарандашом помните: чем более гладкая поверхность, на которую наносится рисунок, тем быстрее идет дело и лучше качество изображения.

ЮТ №3 1965, стр. 50

30.01.2013Оценить самоделку, мастер-класс, идею. Комментарии

Способы измерения

Существует ряд способов измерения электрического заряда, давайте рассмотрим некоторые из них. Измерительный прибор называется крутильными весами.

Весы Кулона – это крутильные весы его изобретения. Смысл заключается, в том, что в сосуде на кварцевой нити подвешена легкая штанга с двумя шариками на концах, и один неподвижный заряженный шарик. Вторым концом нить закреплена за колпак. Неподвижный шарик вынимается, для того чтобы сообщить ему заряд, после этого нужно установить его обратно в сосуд. После этого подвешенная на нити часть начнет движение. На сосуде нанесена проградуированная шкала. Принцип его действия отражен на видео.

Другой прибор для измерения электрического заряда – электроскоп. Он, как и предыдущие, представляет собой стеклянный сосуд с электродом, на котором закреплено два металлических листочка из фольги. Заряженное тело подносят к верхнему концу электрода, по которому заряд стекает на фольгу, в результате оба листочка окажутся одноименно заряженными и начнут отталкиваться. Величину заряда определяют по тому, насколько сильно они отклонятся.

Создаем электроскоп

А вот теперь подробно разберем, как сделать электроскоп из банки или другой стеклянной емкости:

1. 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.
2. Если отверстие получилось слишком широким, то проволоку необходимо зафиксировать в нем с помощью скотча, изоленты, бумаги или пластилина.
3. Протяните проволоку. При этом меньшая ее часть остается снаружи, над крышкой, а большая будет находиться в банке.
4. 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.
5. Проволока должна свободно помещаться в таком виде в емкости, не задевая при этом ее стенок или дно.
6. 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.
7. Теперь осталось плотно закупорить емкость крышкой. Теперь можно приступить к испытаниям своего собственного электроскопа.

Электронное устройство с индикацией

Механический прибор, который используют в школах, предназначен для обнаружения заряда. С его помощью демонстрируют принципиальные законы статики. Но вот какими частицами — положительными или отрицательными — наэлектризовано тело, используя его, определить невозможно. Электронное устройство позволяет не только узнать качественно вид заряда, но и измерить его величину.

Принципиальная схема прибора не содержит дефицитных деталей. Собирается она на текстолите размерами 5х8 сантиметров. Печатная плата изготавливается с помощью «лазерно-утюжной технологии». Чертить её удобно в программе Sprint-Layout

При выводе рисунка на печать нужно обратить внимание на зеркальность

Прибор состоит из двух частей. В верхней распложены светодиоды, вставленные в прорези на корпусе. Для знака «плюс» рекомендуется использовать индикацию зелёного цвета, а «минус» — красного. Прорези можно закрыть калькой или прозрачным оргстеклом. В нижней части размещается распаянная плата. Возле неё монтируется реле и батарейка типа «КРОНА», обеспечивающая схему питанием 9 вольт.

Из радиоэлементов понадобится:

• резисторы — 2,7 Мом, 2,7 кОм, 10 МОм, 1 кОм (2 шт.);
• стабилитроны — Д814 (2 шт.);
• полевой транзистор — 2N3819 (КП302Б);
• четыре светодиода;
• конденсатор — 0,01 мкФ;
• реле — РП-5;
• антенна — металлическая трубочка диаметром 0,2-0,3 мм.

Конденсатор C1 включён в плечо моста, собранного на диодах и подключённого к базе V3. Если к антенне W1 поднести заряженное тело, то на выходах ёмкости появляется напряжение. Оно прикладывается к транзистору и открывает его. В итоге наступает разбалансировка моста, приводящая к срабатыванию реле КР1. Направление тока зависит от знака заряда, вот почему электронный ключ будет подключать одну или другую группу светодиодов.

Чтобы можно было измерять величину зарядов, понадобится дополнительно подключить вольтметр. В качестве его удобно использовать любой мультиметр, умеющий измерять значение постоянного напряжения. Подключать его нужно параллельно конденсатору. Кстати, им можно контролировать не только то, каков будет заряд, но и определять его знак.

Усложненное оборудование

Электрометр относится к усложненному оборудованию. Отличается он от электроскопа тем, что вместо проволоки в металлический корпус опускается медный стержень. С двух сторон емкости располагаются стекла. К медному стержню крепится стрелка. В корпусе имеется шкала делений. Отклонение стрелки указывает, какова величина заряда измеряемого тела.

Принцип действия электрометра такой же, как и у электроскопа. К расположенному в верхней части металлическому шарику подносится заряженный предмет. Величина заряда передается через стержень на стрелку, которая и совершает свое отклонение. Используя этот аппарат, можно изучать электростатические явления.

История открытий

Еще в древности было замечено, что если потереть янтарь о шелковую материю, то камень начнет притягивать к себе легкие предметы. Уильям Гильберт изучал эти опыты до конца XVI века. В отчете о проделанной работе предметы, которые могут притягивать другие тела, назвал наэлектризованными.

Следующие открытия в 1729 году сделал Шарль Дюфе, наблюдая за поведением тел при их трении об разные материи. Таким образом он доказал существование двух видов зарядов: первые образуются при трении смолы о шерсть, а вторые – при трении стекла о шелк. Следуя логике, он назвал их «смоляными» и «стеклянными». Бенджамин Франклин также исследовал этот вопрос и ввел понятия положительного и отрицательного заряда. На иллюстрации – Б. Франклин ловит молнию.

Шарлем Кулоном, портрет которого изображен ниже, был открыт закон, который впоследствии был назван Законом Кулона. Он описывал взаимодействие двух точечных зарядов. Также смог измерить величину и изобрел для этого крутильные весы, о которых мы расскажем позже.

И уже в начале прошлого века Роберт Милликен, в результате проведенных опытов, доказал их дискретность. Это значит, что заряд каждого тела равен целому кратному элементарного электрического заряда, а элементарным является электрон.

Как изготовить?

Есть еще один способ изготовления, для которого понадобятся такие материалы, как: фольга, прозрачный сосуд, закрывающийся резиновой пробкой, гвоздь, сверло, фен, расческа, нитроцеллюлозный клей.

Первый шаг — проделать отверстие в резиновой пробке, чтобы гвоздь плотно входил в него.

Второй шаг — вырезать из фольги полоску 6 см в длину и 1 см в ширину. Полученная полоска складывается пополам. На месте сгиба проделывается небольшое отверстие при помощи иголки. После этого фольга надевается на металлический стержень под самую шляпку. Чтобы надежно скрепить два элемента, используется клей.

Третий шаг. Края полоски отгибаются таким образом, чтобы обе они смотрели вниз и были параллельны друг другу

Во время вставки гвоздя в пробку важно следить за тем, чтобы он вышел с другой стороны минимум на 3-5 см. Здесь важно отметить, что края фольги ни в коем случае не должны касаться дна колбы, когда пробка будет вставлена

Четвертый шаг. При помощи фена необходимо изнутри высушить банку. После этого она сразу же закрывается пробкой так, чтобы куски фольги свисали четко вниз.

Для того, чтобы сделать электроскоп, понадобится кусок проволоки, металлическая фольга, стеклянная или пластмассовая баночка с пластмассовой крышкой, ножницы.

Техника безопасности

При работе с острыми ножницами соблюдайте осторожность!. Отрежем ножницами (или откусим кусачками) проволоку такой длины, чтобы при складывании вдвое она от крышки доходила не менее чем до середины банки

Сложив проволоку пополам, сделаем в средней части подобие петли — для того, чтобы проволоку нельзя было случайно протолкнуть в банку.

Отрежем ножницами (или откусим кусачками) проволоку такой длины, чтобы при складывании вдвое она от крышки доходила не менее чем до середины банки. Сложив проволоку пополам, сделаем в средней части подобие петли — для того, чтобы проволоку нельзя было случайно протолкнуть в банку.

Остриём ножниц прокрутим отверстие в пластмассовой крышке банки. Оно не должно быть большим, чтобы проволока не «болталась» в получившемся отверстии.

Протолкнём проволоку в отверстие крышки так, чтобы «петля» осталась снаружи банки, а края проволоки оказались внутри.

Из кусочка металлической фольги вырежем «лепестки» электроскопа. Лучше если это будет тонкая фольга от конфет или шоколадки. Ваш электрометр в этом случае, благодаря лёгким лепесткам, станет «чувствительнее».

Загнём края проволоки (это можно сделать с помощью пинцета), сделав загибы закруглёнными, и нанизаем на них лепестки из фольги.

И вот наш электроскоп готов к работе! Если поднести к проволочной петле наэлектризованное тело (например, кусок полиэтилена), то лепестки электроскопа разойдутся.

Вспомним физику! Одноимённые заряды отталкиваются. Металлическая проволока — хороший проводник электрических зарядов. Поэтому заряд через неё передаётся лепесткам. Получив одинаковые заряды, они оттолкнутся.

Чтобы собрать электроскоп, нам необходимы такие компоненты:

1. Неокрашенный сосуд из стекла (банка) и крышка, сделанная из пластика, немного проволоки или гвоздь и фольга
2. Руководство по эксплуатации

Сначала необходимо в крышке банки пробить отверстие небольших размером для проволоки или гвоздя, чтобы их туда вставит. Перед тем как вставить в отверстие крышки проволоку или гвоздь, необходимо согнуть их нижнюю часть в виде крючка. Затем установить полоску бумаги или фольги на конце крючка.

Чтобы увеличить емкость электроскопа, есть два способа. Первый способ: необходимо из верхней части гвоздя или проволоки сделать спиральку, а второй – надеть шарик из пластика, покрытый в фольгу. Теперь закройте банку крышкой и самодельный электроскоп готов к эксплуатации.

Чтобы проверить работоспособность вашего электроскопа, вам необходимо прикоснутся наэлектризованным предметом до проволоки, при этом полоски фольги приподнимутся. Чем больше заряд наэлектризованного предмета, тем больше они отталкиваются один от другого. Как мы знаем, у каждого человека есть собственный электрический заряд, при прикосновении лепестки немного оттолкнуться.

Электроскоп – это простой прибор, позволяющий выявить электрический заряд и приблизительно определить величину данного заряда. Традиционная структура электроскопа включает в себя обычный металлический стержень, с одной стороны которого закреплён шарик. Снизу к стержню прикрепляются несколько листочков из лёгкого металла. Данный стержень вставлен в стеклянную ёмкость и закреплён в ней с помощью материала, не пропускающего электрические заряды.

Стержень помещён в ёмкость таким образом, что шарик, прикреплённый с одного конца стержня, остаётся снаружи. Принцип действия электроскопа достаточно несложен: стоит только взять тело, заряд которого нужно определить и поднести его к шарику стержня. После прикосновения имеющийся у тела электрический заряд переходит по стержню к листкам лёгкого металла, которые под его воздействием слегка отталкиваются друг от друга. Оценивая угол, который образуется между листками, определяют примерный уровень электрического заряда.

Описание как сделать электроскоп

Изготовить электроскоп самостоятельно можно при соблюдении следующих рекомендаций:

Для работы нам потребуется:

1. стеклянная банка с узким горлом или бутылка с прозрачным стеклом.
2. пробка от этой же бутылки (или другая подходящая),
3. небольшой кусок проволоки
4. папиросная бумага или обычная фольга.

Итак. Делаем электороскоп….

• Необходимо в пробке проделать небольшое отверстие таким образом, чтобы проволока плотно входила в него. Для этого можно воспользоваться любым подручным инструментом, вплоть до обычного штопора. Проволоку нужно предварительно измерить, её длина не должна превышать глубину используемой банки или бутылки.
• Далее следует продеть проволоку в пробку, чтобы при закрытии пробки большая часть проволоки оставалась в бутылке, а меньшая — снаружи, над пробкой. Если отверстие слишком большое и проволока не держится плотно, её следует закрепить с помощью любых подходящих материалов.
• Если имеется паяльный инструмент, то к верхнему концу проволоки (который расположен над крышкой) стоит припаять небольшой металлический шарик. Если такой возможности нет, можно оставить всё как есть, так как электроскоп будет прекрасно работать и без шарика.
• К нижнему концу проволоки остаётся прикрепить два небольших лепестка из фольги или папиросной бумаги. Прикреплять следует параллельно с расчётом на то, что при прохождении электрического заряда лепестки должны расходиться в разные стороны и образовывать угол.

Наконец, необходимо аккуратно закрыть бутылку крышкой и приступать к проверке изготовленного электроскопа. Проверка заключается в прикосновении любого тела, имеющего хоть какой-то электрический заряд к внешней части проволоки или к шарику в случае его использования. Подойдёт для этой цели обычная расчёска, которой недавно пользовались. Прикасаясь к внешней стороне проволоки, наэлектризованное тело передаёт заряд вниз, к лепесткам. Заряд лепестки получают одноимённый, поэтому они должны расходиться, а по углу их расхождения приблизительно определяется величина электрического заряда.

Электроскоп – это специальный прибор для обнаружения электрического заряда. Его принцип работы основывается на том факте, что на одноименно заряженные тела действуют взаимные силы отталкивания. Его часто используют учителя физики, чтобы показать различные опыты при изучении раздела «электричество». В домашних условиях можно повторить принцип работы элекроскопа, воссоздав его простейшую конструкцию.