Πώς θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτροσκόπιο Pith Ball για να μάθετε ποια δύο αντικείμενα που κατασκευάζονται από διαφορετικά υλικά διατηρούν τα ηλεκτρόνια του πιο έντονα;
Υλικά:
* Ηλεκτροσκόπιο Pith Ball: Μια απλή συσκευή που αποτελείται από δύο ελαφρές μπάλες Pith που αιωρούνται από μια συμβολοσειρά.
* Δύο αντικείμενα από διαφορετικά υλικά: Για παράδειγμα, μια ράβδο από καουτσούκ και μια γυάλινη ράβδο.
* ύφασμα από μαλλί ή γούνα: Για τη δημιουργία στατικού ηλεκτρικού ρεύματος.
Διαδικασία:
1. Φορτίστε τα αντικείμενα:
* Αντικείμενο 1: Τρίψτε το ύφασμα από μαλλί ή τη γούνα ενάντια στο πρώτο αντικείμενο (π.χ. η ράβδο από καουτσούκ) έντονα. Αυτό θα μεταφέρει ηλεκτρόνια από το μαλλί στο αντικείμενο, δίνοντάς του αρνητική φόρτιση.
* Αντικείμενο 2: Τρίψτε το ύφασμα από μαλλί ή τη γούνα ενάντια στο δεύτερο αντικείμενο (π.χ. η γυάλινη ράβδος). Αυτό θα μεταφέρει ηλεκτρόνια από το αντικείμενο στο μαλλί, δίνοντας στο αντικείμενο ένα θετικό φορτίο.
2. Φέρτε τα φορτισμένα αντικείμενα κοντά στο ηλεκτροσκόπιο:
* Πρώτον, φέρτε το αρνητικά φορτισμένο αντικείμενο (ράβδο καουτσούκ) κοντά σε μία από τις μπάλες του ηλεκτροσκοπίου. Παρατηρήστε τι συμβαίνει.
* Εάν η μπάλα του Pith απομακρύνεται από το αντικείμενο: Αυτό σημαίνει ότι η μπάλα Pith έχει αποκτήσει την ίδια φόρτιση με το αντικείμενο (αρνητικό). Αυτό υποδεικνύει ότι τα ηλεκτρόνια έχουν απωθηθεί από την μπάλα Pith πάνω στην άλλη μπάλα του Pith.
* Εάν η μπάλα του Pith μετακινείται προς το αντικείμενο: Αυτό σημαίνει ότι η μπάλα Pith έχει αποκτήσει το αντίθετο φορτίο (θετικό) από το αντικείμενο. Αυτό δείχνει ότι τα ηλεκτρόνια από την μπάλα του Pith έχουν προσελκύσει το αντικείμενο.
3. Επαναλάβετε το βήμα 2 με το θετικά φορτισμένο αντικείμενο (γυάλινη ράβδο)
4. Συγκρίνετε τις αντιδράσεις:
* Το υλικό που προκαλεί ισχυρότερη απόρριψη (ή έλξη) στη σφαίρα Pith είναι αυτή που συγκρατεί τα ηλεκτρόνια του πιο έντονα.
* Για παράδειγμα, αν η ράβδο από καουτσούκ προκαλεί ισχυρότερη απόρριψη, αυτό σημαίνει ότι κρατά τα ηλεκτρόνια του πιο σφιχτά από τη γυάλινη ράβδο.
Επεξήγηση:
* Triboelectric Effect: Η διαδικασία τριβής δύο υλικών μαζί δημιουργεί στατική ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό οφείλεται στη μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα υλικό σε άλλο. Ορισμένα υλικά έχουν μεγαλύτερη τάση να χάσουν ηλεκτρόνια (γίνονται θετικά φορτισμένα), ενώ άλλα τείνουν να κερδίζουν ηλεκτρόνια (γίνονται αρνητικά φορτισμένα).
* Ηλεκτροστατική δύναμη: Όταν τα φορτισμένα αντικείμενα πλησιάζουν ο ένας στον άλλο, ασκούν μια δύναμη ο ένας στον άλλο. Όπως οι χρεώσεις απωθεί και οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν.
* Ηλεκτροσκόπιο Pith Ball: Οι σφαίρες του ηλεκτροσκοπίου είναι πολύ ελαφρές και επηρεάζονται εύκολα από τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις.
Συμπέρασμα: Παρατηρώντας τη συμπεριφορά του ηλεκτροσκοπίου Pith Ball, μπορείτε να συμπεράνετε τη σχετική ικανότητα διαφορετικών υλικών για να κρατήσετε τα ηλεκτρόνια τους. Αυτός είναι ένας απλός αλλά αποτελεσματικός τρόπος για να εξερευνήσετε τις αρχές της στατικής ηλεκτρικής ενέργειας.
