Σας δίνονται δύο αντικείμενα από διαφορετικά υλικά. Πώς θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτροσκόπιο Pith Ball για να μάθετε ποιο υλικό κρατά τα ηλεκτρόνια του πιο έντονα;
Υλικά:
* Ηλεκτροσκόπιο Ball Pith
* Δύο αντικείμενα από διαφορετικά υλικά (π.χ. ένα κομμάτι μετάλλου και ένα κομμάτι πλαστικού)
* Ένα κομμάτι πανί (π.χ. μαλλί ή μετάξι)
Διαδικασία:
1. Φορτίστε τα αντικείμενα: Τρίψτε κάθε αντικείμενο έντονα με το πανί. Αυτό θα δημιουργήσει ένα στατικό φορτίο στα αντικείμενα, με ένα αντικείμενο να γίνεται θετικά φορτισμένο και το άλλο αρνητικά φορτισμένο.
2. Φέρτε τα αντικείμενα κοντά στο ηλεκτροσκόπιο:
* ένα κάθε φορά , κρατήστε κάθε αντικείμενο κοντά στην σφαίρα του ηλεκτροσκοπίου, αλλά Μην αγγίζετε το.
* Παρατηρήστε τη συμπεριφορά της μπάλας Pith. Εάν το αντικείμενο φορτιστεί, η μπάλα του Pith θα απωθηθεί ή θα προσελκύσει.
3. Αναλύστε τα αποτελέσματα:
* Το αντικείμενο που προκαλεί τη σφαίρα του Pith να κινηθεί πιο έντονα (Είτε προσελκύει είτε απωθεί) είναι το υλικό που κρατά τα ηλεκτρόνια του πιο έντονα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το αντικείμενο με ισχυρότερη συγκράτηση στα ηλεκτρόνια του θα έχει μεγαλύτερο συνολικό φορτίο, οδηγώντας σε ισχυρότερη αλληλεπίδραση με το ηλεκτροσκόπιο.
Επεξήγηση:
* Triboelectric Effect: Όταν τρίβετε δύο αντικείμενα μαζί, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταφερθούν από το ένα υλικό στο άλλο. Το υλικό που κερδίζει ηλεκτρόνια γίνεται αρνητικά φορτισμένο, ενώ το υλικό που χάνει ηλεκτρόνια γίνεται θετικά φορτισμένο.
* Ηλεκτροστατική έλξη και απόρριψη: Όπως οι χρεώσεις απωθεί και οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν. Το φορτισμένο αντικείμενο κοντά στο ηλεκτροσκόπιο είτε θα αποκρούσει (εάν έχει την ίδια φόρτιση) είτε θα προσελκύσει (αν έχει το αντίθετο φορτίο) την μπάλα Pith.
* Αντοχή του φορτίου: Η δύναμη της έλξης ή της απόρριψης σχετίζεται άμεσα με τη δύναμη του φορτίου στο αντικείμενο. Όσο ισχυρότερη είναι η συγκράτηση στα ηλεκτρόνια του, τόσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο και τόσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση με την μπάλα του Pith.
Παράδειγμα:
Ας πούμε ότι έχετε μια μεταλλική ράβδο και μια πλαστική ράβδο. Αφού τρίβετε με πανί, παρατηρείτε τα εξής:
* μεταλλική ράβδο: Η μπάλα του Pith κινείται ελαφρώς όταν η μεταλλική ράβδος έρχεται κοντά.
* Πλαστική ράβδος: Η μπάλα του Pith κινείται σημαντικά όταν η πλαστική ράβδος έρχεται κοντά.
Αυτό υποδηλώνει ότι η πλαστική ράβδος συγκρατεί τα ηλεκτρόνια του πιο έντονα από τη μεταλλική ράβδο, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη φόρτιση στην πλαστική ράβδο.
Σημαντική σημείωση: Ο τύπος υφάσματος που χρησιμοποιείτε θα επηρεάσει επίσης το ποσό του φορτίου που μεταφέρεται σε κάθε αντικείμενο. Αυτό το πείραμα είναι καλύτερο για τη σύγκριση της σχετικής ικανότητας διαφορετικών υλικών που συγκρατούν τα ηλεκτρόνια.
