Войти
версориум Гилберта электроскоп - это ранний научный инструмент, используемый для обнаружения электрического заряда на тело. Он обнаруживает заряд по движению тестового объекта из-за воздействия на него кулоновской электростатической силы. Количество заряда на объекте пропорционально его напряжению. Для накопления заряда, достаточного для обнаружения с помощью электроскопа, требуются сотни или тысячи вольт, поэтому электроскопы используются с источниками высокого напряжения, такими как статическое электричество и электростатические машины. Электроскоп может дать лишь приблизительное представление о количестве заряда; прибор, который измеряет электрический заряд количественно, называется электрометром.
. Электроскоп был первым электрическим измерительным прибором. Первый электроскоп представлял собой вращающуюся иглу (называемую версориум ), изобретенную британским врачом Уильямом Гилбертом около 1600 года. Электроскоп с шариковой пробкой и Электроскоп с золотым листом - это два классических типа электроскопа, которые до сих пор используются в физическом образовании для демонстрации принципов электростатики. В дозиметре излучения из кварцевого волокна также используется тип электроскопа. Электроскопы использовались австрийским ученым Виктором Гессом при открытии космических лучей.
Электроскоп Pith-Ball из 1870-х годов, демонстрирующий притяжение к заряженному объекту 
Как это работает В 1731 году Стивен Грей использовал простой висящая нить, которая будет притягиваться к любому соседнему заряженному объекту. Это было первое усовершенствование версориума Гилберта с 1600 года.
Электроскоп с шариковой пробкой, изобретенный британским школьным учителем и физиком Джоном Кантоном в 1754 году, состоит из одного или два небольших шарика из легкого непроводящего вещества, первоначально из пористого растительного материала, называемого сердцевиной, подвешенные на шелковой или льняной нити на крючке изолированной подставки. Тиберий Кавалло в 1770 году сделал электроскоп с пробковыми шариками на концах серебряных проволок. В современных электроскопах обычно используются шарики из пластика. Чтобы проверить наличие заряда на объекте, его подносят к незаряженному пробковому шару. Если объект заряжен, шар притянется к нему и двинется к нему.
Притяжение возникает из-за индуцированной поляризации атомов внутри пробкового шара. Вся материя состоит из электрически заряженных частиц, расположенных близко друг к другу; каждый атом состоит из положительно заряженного ядра с окружающим его облаком отрицательно заряженных электронов. Сердцевина является непроводником, поэтому электроны в шаре связаны с атомами сердцевины и не могут свободно покидать атомы и перемещаться в шаре, но они могут двигаться. немного внутри атомов. См. Диаграмму справа. Если, например, положительно заряженный объект (B) поднести к сердцевинному шару (A), отрицательные электроны (синие знаки минус) в каждом атоме (желтые овалы) будут притягиваться и немного двигаться в направлении сторона атома ближе к объекту. Положительно заряженные ядра (красные знаки плюса) будут отталкиваться и немного отодвинутся. Поскольку отрицательные заряды в стержневом шарике теперь ближе к объекту, чем положительные заряды (C), их притяжение больше, чем отталкивание положительных зарядов, что приводит к чистой силе притяжения. Это разделение зарядов микроскопическое, но поскольку атомов очень много, крошечные силы складываются в достаточно большую силу, чтобы переместить легкий сердцевинный шар.
Пробковый шар можно зарядить, коснувшись им заряженного объекта, поэтому некоторые из зарядов на поверхности заряженного объекта перемещаются к поверхности шара. Затем шар можно использовать для определения полярности заряда на других объектах, потому что он будет отталкиваться объектами, заряженными той же полярности или знака, но притянутыми к зарядам противоположной полярности.
Часто у электроскопа есть пара подвешенных пробковых шариков. Это позволяет сразу определить, заряжены ли пробковые шары. Если один из пробковых шариков касается заряженного объекта, заряжающего его, второй притягивается и касается его, передавая часть заряда поверхности второго шара. Теперь оба шара имеют заряд одинаковой полярности, поэтому они отталкиваются друг от друга. Они свешиваются в форме перевернутой буквы «V» с разложенными в стороны шарами. Расстояние между шарами даст приблизительное представление о величине заряда.
Электроскоп с сусальным золотом, показывающий электростатическую индукцию 
Воспроизведение мультимедиа Использование электроскопа для определения электростатической индукции. Устройство имеет листья / иглу, которые заряжаются при введении в него заряженного стержня. Листья сгибают лист / иглу, и чем сильнее статическое электричество, тем сильнее изгибается. Электроскоп сусальным золотом был разработан в 1787 году британским священником и физиком Абрахамом Беннетом, как более чувствительный инструмент, чем используемые в то время электроскопы с пробковым шариком или соломенным лезвием. Он состоит из вертикального металлического стержня, обычно латуни, с конца которого свисают две параллельные полосы тонкой гибкой сусального золота. К верхней части стержня прикрепляется дисковый или шаровой наконечник, куда прикладывается тестируемый заряд. Чтобы защитить золотые листья от сквозняков, их заключают в стеклянную бутылку, обычно открытую снизу и устанавливаемую на проводящую основу. Часто в бутылке заземленные металлические пластины или полосы фольги, обрамляющие золотые листы с обеих сторон. Это мера безопасности; Если к тонким золотым листам приложить чрезмерный заряд, они коснутся заземляющих пластин и разрядятся, прежде чем порваться. Они также улавливают протекающий через воздух заряд, который накапливается на стеклянных стенках, что увеличивает чувствительность прибора. В точных приборах внутренняя часть бутылки иногда откачивалась, чтобы предотвратить утечку заряда на клемме из-за ионизации воздуха.
Когда к металлическому контакту прикасаются заряженным предметом, золотые листья расходятся в виде перевернутой буквы «V». Это связано с тем, что часть заряда объекта проходит через вывод и металлический стержень к листам. Поскольку они получают одинаковый заряд знака, они отталкиваются друг от друга и, таким образом, расходятся. Если клемму заземлить, прикоснувшись к ней пальцем, заряд передается через человеческое тело в землю, и золотые листья будут сближены.
Электроскоп также можно заряжать, не касаясь им заряженного объекта, с помощью электростатической индукции. Если заряженный объект поднести к контакту электроскопа, листы также расходятся, потому что электрическое поле объекта заставляет заряды в стержне электроскопа разделять листы. Заряды противоположной полярности заряженному объекту притягиваются к клемме, а заряды той же полярности отталкиваются к листьям, заставляя их распространяться. Если клемму электроскопа заземлить, когда заряженный объект находится поблизости, при кратковременном прикосновении к нему пальцем, заряды той же полярности в листьях стекают на землю, оставляя электроскоп с чистым зарядом, противоположным полярности объекта. Листы закрываются, потому что весь заряд сосредоточен на конце. Когда заряженный объект удаляется, заряд на выводе распространяется на листья, заставляя их снова разлетаться.
Конденсационный электроскоп, физический факультет Римского университета.
Электроскоп примерно 1910 года с заземляющими электродами внутри сосуда, как описано выше.
Электрометр Кольбе, прецизионная форма инструмента из листового золота. У этого есть легкая поворотная алюминиевая лопасть, висящая рядом с вертикальной металлической пластиной. При зарядке лопасть отталкивается от пластины и свешивается под углом.
Самодельный электроскоп, 1900 г.
