آزمایش های الکتروسکوپ

 

تئوری آزمایش

یک نوار چسب پلاستیکی معمولی می‌تواند بار منفی (الکترون) بگیرد یا از دست بدهد ( با چسباندن آن به یک سطح و کندن آن ). با آویزان کردن تکه‌های نوار چسب از نی می‌توان یک الکتروسکوپ ساخت. الکتروسکوپ وسیله ایست برای مشخص کردن نوع بار الکتریکی. یک شانه پلاستیکی به شما نشان خواهد داد که تکه‌های چسب دارای بار مثبت هستند یا منفی. تولید بار بر اثر مالش را می‌توان چنین توجیه کرد که تعدادی از الکترونها بر اثر مالش از یک ماده به ماده دیگر انتقال می‌یابند. توجه کنید که الکترونها جابجا می‌شوند و هسته در جای خود باقی می‌ماند. در عایق تمامی الکترونها محکم به اتمهای خود مقیدند، در رسانا بعضی االکترونها می‌توانند آزادانه از یک اتم به اتم دیگر بروند. عایق را میتوان با مالش باردار کرد، زیرا بار تولید شده نمی‌تواند از محلی که تولید شده است دور شود، یعنی بارالکتریکی ساکن است.



img/daneshnameh_up/4/43/saba02.jpg

وسایل مورد نیاز

4 نی پلاستیکی (با سر قابل انعطاف) ، 2 قوطی فیلم ، مقداری خمیر برای محکم کردن نی‌ها درون قوطی ، چسب نواری پلاستیکی ، شانه پلاستیکی.
  • توجه: بوسیله خمیر نی‌ها را محکم کرده و سر نی‌ها را افقی قرار می‌دهیم .

شرح آزمایش

2 تکه 10 سانتیمتری از چسب نواری جدا می‌کنیم، هر تکه چسب را روی یک سطح صاف می‌چسبانیم (انتهای هر تکه را به عنوان دست گیره آزاد می گذاریم). تکه‌ها را به سرعت از سطح جدا کرده و هر یک را به بازویی از دو نی (که در 2 قوطی جدا هستند) می‌چسبانیم، قوطیها را طوری جابجا می‌کنیم که تکه‌های چسب روبروی هم و به فاصله 15 سانتیمتر از یک دیگر قرار گیرند. قوطیها را به هم نزدیک می‌کنیم و مشاهده می‌کنیم که تکه‌های چسب یکدیگر را دفع می‌کنند. 2 تکه دیگر از چسب جدا می‌کنیم و یکی را به دیگری می‌چسبانیم (سمت چسبنده ی یکی را به پشت دیگری می‌چسبانیم، انتهای هر تکه را به عنوان دستگیره آزاد می‌گذاریم).

تکه‌ها را به سرعت از هم جدا می‌کنیم و به بازوهای باقیمانده نی‌ها می‌چسبانیم، بعد از نزدیک کردن قوطیها به یکدیگر مشاهده می‌کنیم که این بار نوارها یکدیگر را جذب می‌کنند. شانه را به موهای سر یا یک پارچه پشمی می‌کشیم. با نزدیک کردن شانه به تکه‌های چسب مشاهده می‌کنیم که شانه تکه‌ای را که پشت آن در وسط قرار داشت را دفع کرده و نوار دیگر را جذب می‌کند و اگر شانه را به چسبهای جدا شده از سطح نزدیک کنیم ، هر دو را جذب یا دفع می‌کند (بسته به جنس سطح).



img/daneshnameh_up/6/65/vandegrafcartoon.gif




نتایج آزمایش

وقتی تکه‌های چسب را از سطح جدا می‌کنیم، کشمکشی بین بارهای الکتریکی هر تکه چسب و سطح در می‌گیرد. چسب بار منفی را از سطح جدا می‌کند یا بخشی از بارهای خود را روی سطح بر جای می‌گذارد (بسته به جنس سطح). در هر دو حالت بار 2 تکه همنام خواهد بود. از آنجایی که بارهای همنام یکدیگر را دفع می‌کنند تکه‌های چسب از هم دور می‌شوند. در حالتی که دو تکه به هم چسبیده شده بودند ، در هنگام جدا کردن یکی از تکه‌ها بار منفی را از دیگری می‌رباید و دارای بار منفی اضافی می‌شود و تکه دیگر بار مثبت خواهد داشت.

از آنجا که بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می‌کنند 2 تکه به یکدیگر نزدیک می‌شوند. با کشیدن شانه به موی سر ، شانه دارای بار منفی می‌شود، در نتیجه تکه دفع شده از شانه دارای بار منفی است و تکه جذب شده بی بار یا دارای بار مثبت است. شاید متوجه شده باشید که دست شما هر 2 بار را جذب می‌کند، در حالت عادی بدن انسان بی بار است مگر آنکه بار دارش کنیم، مثلا با راه رفتن روی فرش. جسم بی بار اجسام بار دار را جذب می‌کند، وقتی دست خود را نزدیک تکه چسب با بار مثبت می‌گیرید تکه چسب الکترونهای بدن شما را جذب می‌کند و بدست شما نزدیک می‌شود.

کاربرد

الکتریسیته ساکن در نیروگاههای زغال سوز برای جلوگیری از ورود گرد و خاک و خاکستر به داخل جو ، در رنگ افشانه‌ها و در دستگاههای ماشینهای زیراکس ادارات بکار می‌رود.

چگونه با يك الكتروسكوپ كه از قبل بارالكتريكي دارد مي توانيد پي ببريد جسم

الف- بار الكتريكي دارد يا خير؟

ب- رساناست يا نارسانا.

جواب الف- جسم را به كلاهك الكتروسكوپ نزديك مي كنيم( يا به آن تماس مي دهيم) .

اگر ورقه طلا انحراف پيدا كند، جسم بار الكتريكي دارد.

 در اين حالت ميزان انحراف ورقه طلا متناسب با بارالكتريكي جسم است.

جواب ب-  ابتدا جسم را به پارچه پشمي مي ماليم. سپس آن را با دست گرفته و به كلاهك نزديك مي كنيم. اگر ورقه طلا دور شود، جسم نا رسانا است. زيرا بار الكتريكي ايجاد شده در خود را حفظ كرده است. اما اگر انحرافي در ورقه طلا مشاهده نشد، جسم رسانا است، زيرا بارالكتريكي خود را از طريق دست به زمين منتقل كرده است و ديگر باري ندارد تا در الكتروسكوپ القا بار كند.

 

 
 

ج: مطابق شكل روبرو، ميله باردار( S ) را به كره فلزي با پايه عايق نزديك مي كنيم. دراثر نيروي الكتريكي بارهاي مثبت و منفي آن از هم جدا مي شوند.سپس با تماس كره به زمين توسط انگشت، بارهاي منفي آن را تخليه مي كنيم. بعد تماس كره با زمين را قطع كرده و ميله ( S )  را از آن دور مي نماييم. در كره بار خالص مثبت باقي مي ماند. (در صورتي كهبار ميله مثبت باشد، بار ايجاد شده در كره منفي خواهد بود).

 

 

 

روش قبل را با دو كره فلزي نيز مي توان انجام داد. در اشكال زير مراحل انجام اين عمل نشان داده شده است:

با نزديك شدن ميله باردار( با بار منفي) به كره ها، به علت نيروي الكتريكي، بارهاي مثبت و منفي كره ها  از هم دور مي شوند. سپس كره ها را از هم جدا مي كنيم و بعد ميله را نيز دور مي كنيم. ملاحظه مي شود در كره A بار خالص منفي و در كره B بار خالص مثبت ايجاد مي شود.

 الكتروسكوپ يا برق نما چيست؟

 وسيله اي است كه بر اساس القاء الكتريكي عمل مي كند و موارد استفاده آن عبارتند از:

1- پي بردن به وجود بارهاي الكتريكي كم و ضعيف در يك جسم.

2- تعيين نوع بار الكتريكي در يم جسم.

3- تعيين رسانايي يا نارسانايي يك جسم.

الكتروسكوپ تشكيل شده است از يك ميله فلزي كه در يك طرف آن كلاهكي فلزي و در طرف ديگر ورق نازك طلا( يا يك فلز ديگر) نصب شده و مجموعه در داخل يك جعبه شيشه اي قرار دارد.