エレクトロスコープ：歴史、その仕組み、目的 - ドゥーダス - 2024

電器は、近くの物体上の電荷の存在を検出するために使用される装置です。また、電荷の符号も示します。つまり、それが負または正の電荷である場合。この器具は、ガラス瓶に閉じ込められた金属棒で構成されています。

このロッドには、下部に2つの非常に薄い金属シート（金またはアルミニウム）が接続されています。次に、この構造は絶縁材料で作られたカバーで密閉され、上端には「コレクター」と呼ばれる小さな球体があります。

帯電した物体を検電器に近づけると、構成の下端にある金属ラメラによって2種類の反応が見られます。ラメラが互いに分離している場合、それは物体が同じ電荷を持っていることを意味します検電器より。

一方、ラメラが集まる場合は、対象物が検電器の電荷と反対の電荷を持っていることを示しています。重要なのは、検電器に既知の符号の電荷を充電することです。したがって、破棄することで、デバイスに持ってきた物体の電荷の符号を推測することが可能になります。

検電器は、身体が帯電しているかどうかを判断するのに非常に役立ちます。また、帯電の兆候と帯電の強度についての手がかりを与えるのにも役立ちます。

歴史

検電器は、エリザベス1世の治世中にイギリスの君主制の物理学者を務めたイギリスの医師であり物理学者であるウィリアムギルバートによって発明されました。

ギルバートは、17世紀の科学への多大な貢献により、「電磁気と電気の父」としても知られています。静電荷に関する実験を深めるために、1600年に最初の既知の検電器を構築しました。

最初の検電器は、ヴェルソリウムと呼ばれ、台の上で自由に回転する金属針で構成された装置でした。

ヴェルソリウムの構成はコンパスの針の構成と非常に似ていましたが、この場合、針は磁化されていませんでした。針の端は互いに視覚的に区別されました。さらに、針の一方の端は正に帯電し、もう一方の端は負に帯電した。

ヴェルソリウムの作用メカニズムは、静電誘導によって針の端に誘導された電荷に基づいていました。したがって、隣接するオブジェクトに最も近い針の端に応じて、その端の反応は、オブジェクトを針でポイントまたは反発することになります。

物体が正に帯電している場合、金属上の負の移動電荷は物体に向かって引き付けられ、負に帯電した端は身体に向いており、ヴェルソリウムでの反応を引き起こします。

そうでなければ、物体が負に帯電している場合、物体に引き付けられた極は針の正の端になります。

進化

1782年半ば、著名なイタリアの物理学者アレッサンドロボルタ（1745-1827）が、当時の検電器では検​​出できなかった電荷を検出する重要な感度を備えた凝縮検電器を製造しました。

しかし、検電器の最大の進歩は、金箔の検電器を発明したドイツの数学者であり天文学者であるヨハンゴットリープフリードリッヒフォンボーネンベルガー（1765-1831）の手によるものでした。

このエレクトロスコープの構成は、今日知られている構造と非常によく似ています。デバイスは、上部に金属製の球を備えたガラス製のベルで構成されていました。

次に、この球体は導体を介して2つの非常に薄い金のシートに接続されました。帯電した物体が近づくと、「ゴールデンパン」が互いに分離または結合しました。

それはどのように機能しますか？

検電器は、近くの物体の静電気を検出するために使用されるデバイスであり、静電反発力によって内部のラメラが分離する現象を利用しています。

静電気は、身体の外面に自然電荷または摩擦によって蓄積されます。

検電器は、帯電した表面から帯電していない表面への電子の移動により、これらのタイプの電荷の存在を検出するように設計されています。さらに、ラメラの反応によっては、周囲の物体の静電荷の大きさのアイデアを提供することもできます。

検電器の上部にある球体は、検査対象の電荷を受け取るエンティティとして機能します。

帯電した物体を検電器に近づけると、物体と同じ電荷が得られます。つまり、正の符号で帯電した物体に近づくと、検電器は同じ電荷を取得します。

検電器が既知の電荷で事前充電されている場合、次のことが起こります。

-身体が同じ電荷を帯びている場合、検電器内部の金属薄板は互いに反発するため、互いに分離します。

-対照的に、オブジェクトが反対の電荷を持っている場合、ボトルの底にある金属ラメラは互いに付着したままになります。

検電器内部のラメラは非常に軽くなければならず、その重量は静電反発力の作用によってバランスが取れている必要があります。したがって、調査対象を検電器から遠ざけることにより、ラメラは分極を失い、自然な状態（閉じた状態）に戻ります。

充電方法は？

検電器を電気的に充電するという事実は、デバイスに近づく物体の電荷の性質を決定できるようにするために必要です。検電器の電荷が事前にわからない場合、物体の電荷がその電荷と等しいかまたは反対であるかどうかを判断することは不可能です。

検電器を充電する前に、それは中立状態でなければなりません。つまり、同じ数の陽子と電子が内部にあります。このため、デバイスの充電を中性にするために、充電する前に検電器をアースに接続することをお勧めします。

検電器は金属物体に触れることで放電でき、金属物体は検電器内の電荷を地面に排出します。

テストする前に検電器を充電するには2つの方法があります。これらのそれぞれの最も関連する側面を以下に詳述します。

帰納的に

それはそれと直接接触を確立することなく検電器を充電することについてです。つまり、電荷が受信球に知られているオブジェクトにのみ接近します。

お問い合わせ

既知の電荷を持つ物体で直接検電器の受信球に触れることにより。

それは何のため？

検電器は、身体が帯電しているかどうかを判断し、負または正の電荷を持っているかどうかを区別するために使用されます。現在、電気顕微鏡は実験分野で使用されており、帯電した物体の静電荷の検出を使用して例示しています。

検電器の最も顕著な機能のいくつかは次のとおりです。

-近くの物体の電荷の検出。検電器が身体の接近に反応する場合、それは身体が帯電しているためです。

-検電器の初期電荷に応じて、検電器の金属薄板の開閉を評価する際に、帯電した物体が持つ電荷の種類の識別。

-静電誘導の同じ原理により、周囲に放射性物質が存在する場合、検電器は環境からの放射線の測定にも使用されます。

-このデバイスは、制御された電界内での検電器の充放電速度を評価することにより、空気中に存在するイオンの量を測定するためにも使用できます。

今日、検電器は学校や大学の実験室で広く使用されており、さまざまな教育レベルの生徒にこのデバイスを静電荷検出器として使用することを実証しています。

自家製の検電器を作る方法は？

自家製の検電器を作るのはとても簡単です。必要な要素は簡単に取得でき、検電器の組み立ては非常に高速です。

以下は、自家製の検電器を7つの簡単なステップで構築するために必要な道具と材料です。

-ガラス瓶。清潔で非常に乾燥している必要があります。

-ボトルを密閉するコルク。

-14ゲージの銅線。

-ペンチ。

-はさみ。

- ホイル。

-ルール。

- 風船。

-ウールの布。

処理する

ステップ1

コンテナの長さより約20センチ長いセクションができるまで銅線を切ります。

ステップ2

銅線の一端をカールさせ、一種のらせん状にします。この部分は、静電気検出球として機能します。

このステップは非常に重要です。なぜなら、より大きな表面積が存在するために、らせんが研究体から検電器への電子の伝達を促進するからです。

ステップ3

銅線でコルクを通過します。巻き毛の部分が検電器の上部にあることを確認します。

ステップ4

銅線の下端をL字型に少し曲げます。

手順5

2つのアルミホイルを約3センチの長さの三角形に切ります。両方の三角形が同一であることは重要です。

ラメラがボトルの内壁に接触しないように十分に小さいことを確認してください。

手順6

各ホイルの上隅に小さな穴を開け、銅線の下端に両方のアルミニウム片を挿入します。

ホイルシートをできるだけ滑らかに保つようにしてください。アルミニウムの三角形が折れすぎたりしわが寄りすぎている場合は、目的の効果が得られるまでサンプルを繰り返すのが最適です。

手順7

アルミホイルが劣化したり、組み立てが失われたりしないように、ボトルの上端にコルクを慎重に置きます。

容器を密封するとき、両方のラメラが接触していることが非常に重要です。そうでない場合は、シートが互いに接触するまで銅線の曲げを修正する必要があります。

検電器をテストする

それを証明するために、以下で詳述するように、記事全体で前述した理論的な概念を適用できます。

-検電器が充電されていないことを確認します。これを行うには、金属棒で触れて、デバイスに残っている電荷を完全になくします。

-物体を帯電させる：風船を毛布にこすり付け、風船の表面を静電荷で帯電させます。

-帯電した物体を銅のスパイラルに近づけます。これにより、検電器は誘導によって帯電し、地球からの電子が検電器に転送されます。

-金属プレートの反応を観察します。両方のプレートが同じ符号（この場合は負）の電荷を共有するため、アルミニウムホイルの三角形が互いに離れます。

このタイプのテストは乾いた日に実行してください。湿度が通常このタイプの家庭の実験に影響を与えるため、電子が1つの表面から別の表面に移動するのが困難になるためです。

参考文献

1. カスティーヨ、V。（sf）。検電器とは：歴史、種類、機能、部品。から回復：paraquesirve.tv
2. 検電器の作り方（nd）。から回復：es.wikihow.com
3. 検電器のしくみ（2017）回収元​​：como-funciona.co
4. 金箔検電器（nd）。から回復：museocabrerapinto.es
5. エレクトロスコープ（2010）。回収元​​：radioelectronica.es
6. ウィキペディア、無料​​百科事典（2018）。検電器。回復元：es.wikipedia.org
7. ウィキペディア、無料​​百科事典（2016）。ヴェルソリウム。から回復：en.wikipedia.org