کار با الکتروسکوپ

الکتروسکوپ وسیله‌ای است که در آزمایش‌های الکتریسیته ساکن برای تعیین باردار بودن اجسام کاربرد دارد. الکتروسکوپ از یک کلاهک فلزی ساخته شده است که توسط میله ای رسانا به دو ورقه سبک فلزی دیگر متصل است و از آن برای تعیین نوع بار اجسام نیز استفاده می‌کنند.

نحوه کار با شبیه ساز

اگر یک جسم باردار با بار منفی را که توسط مالش، باردار شده است را به کلاهک الکتروسکوپ نزدیک کنیم نیروی الکترو استاتیکی دافعه بین بارهای منفی جسم و الکترون های آزاد کلاهک الکتروسکوپ باعث می شود الکترون های آزاد به سمت ورقه های الکتروسکوپ رفته و ورقه های الکتروسکوپ بار منفی بگیرند و همین امر سبب دور شدن ورقه ها از یکدیگر می شود. در ادامه آزمایش با قرار دادن شعله شمع ما بین صفحاتی که به کلاهک الکتروسکوپ و بدنه متصل است بار الکتریکی الکتروسکوپ تخلیه می شود. حال سوال اینجاست چرا شعله شمع باعث تخلیه الکتریکی الکتروسکوپ می شود؟

برای پاسخ به این سوال باید ببینیم شعله شمع چیست و چگونه توسط آن می‌توان بار الکتریکی الکتروسکوپ را خنثی کرد؟

آیا می‌دانید شعله در کدام دسته از حالت های ماده قرار می گیرد؟ (جامد ، مایع یا گاز)

شعله جامد یا مایع و گاز نیست بلکه پلاسما است. پلاسما یکی از حالت های ماده است که متشکل از ذرات باردار و خنثی است که رفتاری ماکروسکوپی از خود بروز می‌دهند. پلاسما به گازی گفته می شود که یونیزه شده و قسمت عمده اتم های آن یک یا دو الکترون از دست داده باشد و به یون‌های مثبت تبدیل شده باشند. در این حالت تعداد الکترون های آزاد گاز برابر با تعداد یون‌های مثبتی است که گاز از دست داده.

ماده درون ستارگان و اتمسفر آنها و فضای میان ستاره ای به صورت پلاسما است. از دیگر نمونه های پلاسما میتوان به شعله آتش، ماده درون لامپ های مهتابی، شفق های قطبی و ماده درون لامپ‌های گازی در حالی که ملتهب هستند اشاره کرد.

بنابراین شعله شمع پلاسما است و هنگامی که روشن است هوای اطراف خود را یونیزه می کند و همین امر باعث می شود هوای اطراف شعله شمع رسانا شود.

نتیجه: در این حالت الکترون های آزاد شعله، به سمت صفحه با بار مثبت و یون های مثبت شعله به سمت صفحه با بار منفی رفته و باعث تخلیه الکتریکی الکتروسکوپ خواهد شد.

پس از مطالعه متن و کار با شبیه ساز می توانید به پرسش‌های زیر پاسخ دهید:

1. چگونه می‌توان به کمک یک الکتروسکوپ تشخیص داد که جسمی بار الکتریکی دارد یا خیر؟
2. چگونه نوع یک بار(مثبت یا منفی بودن) را به کمک الکتروسکوپ تشخیص دهیم؟
3. گاز درون لامپ های مهتابی کدام حالت ماده است؟
4. چرا شعله شمع باعث تخلیه بار الکتریکی الکتروسکوپ می شود؟