7.6. Vezetőre vitt töltés elhelyezkedésének vizsgálata
a) Vezetőre vitt töltés elhelyezkedésének vizsgálata Kolbe-féle testtel
A kísérlet célja
A vezetőre felvitt töltés nem egyenletes eloszlásának bemutatása.
Szükséges anyagok, eszközök
- Kolbe-féle test
- Szigetelő nyélre erősített fémgömb
- Ebonitrúd (vagy műanyag cső, kb. 1 cm átmérőjű)
- Műszálas anyag
- 2 db elektroszkóp (a képen szögletes házban)
Leírás
A Kolbe-féle test egy szigetelő lábakon álló fémtest, melynek két széle két különböző görbületi sugarú gömb.
Töltsük fel a Kolbe-féle testet (pl. dörzsölt ebonitrúd segítségével, vagy a Van de Graaff generátor szalagját kétszer lefelé meghúzva és a Kolbe-testet a készülék szivarjához érintve). Érintsük a Kolbe-féle testhez a szigetelő nyéllel ellátott fémgömböt, a különböző görbületű (képen pirossal jelölt) felületein. Ekkor a fémgömb az érintés helyén található felületi töltéssűrűséggel arányos töltést kap. A fémgömböt ezután elektroszkóphoz érintve összehasonlíthatjuk a Kolbe-test különböző görbülettel rendelkező felületén elhelyezkedő töltések mennyiségét. (Minél inkább szétágaznak az elektroszkóp lemezei, annál nagyobb volt a Kolbe-test adott helyén a töltéssűrűség.)
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Hasonlítsuk össze a Kolbe-féle test különféle görbületű részeinek töltéssűrűségét! Hol a legnagyobb a töltéssűrűség? Készítsünk ábrát a töltések elhelyezkedéséről!
b) Vezetőre vitt töltés elhelyezkedésének vizsgálata sűrű szövésű dróthálóval
A kísérlet célja
Töltéseloszlás bemutatása elektromosan töltött vezető felületén.
Szükséges anyagok, eszközök
- Sűrű szövésű drótháló három szigetelőlábon, két oldalán papírcsíkokkal
- Van de Graaff generátor földelő/kisütőgömbbel, tápegységgel
- Röpzsinór krokodilcsipesszel
Leírás
A bal oldali ábrán látható módon kössük össze egy rövid vezeték segítségével a Van de Graaff generátor szivarját és a szigetelőlábakon lévő dróthálót úgy, hogy a vezeték a levegőben fusson.
Indítsuk el a Van de Graaff generátort. Hasonlítsuk össze a dróthálóra rögzített selyempapírok állását a drótháló különböző alakja mellett! A szigetelőtalpaknál fogva hajlítsuk a dróthálót kör alakúra, majd egyenesre. Figyeljük meg a kör alak esetén a belső papírcsíkok állását.
Módszertani kiegészítések
- A Van de Graaff generátor használata gyakori elektrosztatika kísérletekben, ezért leírjuk, hogy a használatánál mire kell odafigyelni.
Van de Graaff generátor összeállítása és bekapcsolása
- A Van de Graaff generátor általában egy szigetelt talpon álló nagy fém testből, egy a töltéseket szállító szalagból, egy szalagot forgató motorból és egy földelőgömbből áll. Összeállításakor általában csak a motor tápegységét kell csatlakoztatni, valamint a szalag alján található fém fűrészfogakat és a földelő gömböt leföldelni. Nagyon fontos annak ellenőrzése, hogy a földelőgömb csatlakozik-e elektromos földeléshez! Kellemetlen meglepetést okozhat ennek hiánya.
- Fogjuk meg egyik kezünkkel a földelőgömb szárát (akár fel is emelhető). A földelőgömböt a demonstráció során végig a kezünkben tartjuk; ez biztosítja, hogy ne töltődjünk fel.
- Kapcsoljuk be a tápegységet!
- Első használat során süssük ki többször a generátort. Ha 5-10 cm-es szikrákat tud csinálni, akkor megfelelően működik.
Van de Graaff generátor kikapcsolása
- Az egyik kezünkben lévő földelőgömböt hozzuk érintkezésbe a tápegység burkolatával és tartsuk ott, amíg a másik kezünkkel a tápegységet ki nem kapcsoljuk. (Azaz érintsük a földelőgömb gömb részét a tápegység tetejéhez, és a kikapcsolás alatt végig tartsuk is ott!) Ezzel elvezetjük a tápegységen felgyűlt töltéseket.
- Süssük ki a Van de Graaff generátort: érintsük a földelőgömböt a szivarhoz, akár többször is.
Tweet