الکتروسکوپ (برق نما) و کاربرد آن در صنایع

الکتروسکوپ ابزاری اولیه است که برای تشخیص وجود بار الکتریکی استفاده می شود.

جمع شدن بار کافی برای تشخیص با الکتروسکوپ به صدها یا هزاران ولت نیاز دارد بنابراین الکتروسکوپ ها از منابعی با ولتاژ بالا مانند برق ساکن و ماشین های الکترواستاتیک استفاده می کنند. الکتروسکوپ فقط می تواند بار الکتریکی را به صورت تقریبی مشخص کند.

این وسیله اولین ابزار اندازه گیری الکتریکی است که در درس فیزیک پایه یازدهم نیز شرح داده شده است. اولین الکتروسکوپ دارای یک سوزن محوری (به نام ورسوریوم) بود که توسط پزشک انگلیسی ویلیام گیلبرت اختراع شد.

pith-ball و برگ طلا دو نوع کلاسیک الکتروسکوپ هستند که هنوز هم در آموزش فیزیک برای نشان دادن اصول الکترواستاتیک استفاده می شوند.

کاربرد الکتروسکوپ چیست؟
این وسیله ابزاری برای تشخیص وجود بار الکتریکی یا تابش یونیزان است و معمولاً متشکل از یک جفت برگه نازک طلای معلق از یک رسانای الکتریکی است که به خارج یک ظرف عایق منتهی می شود.

بار الکتریکی نزدیک به هادی یا در تماس با آن باعث می شود که برگه ها در یک زاویه از هم جدا شوند زیرا طبق قانون کولن، بار الکتریکی مشابه که به هر برگه القا می شود یا به آن منتقل می شود باعث دفع یا جذب آنها می شود.

درجه بندی الکتروسکوپ معمولا از صفر تا 90 درجه است و برای تعیین زاویه انحراف برگه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

ساخت و آزمایش الکتروسکوپ:
برای ساخت این وسیله نیازمند 4 نی پلاستیکی (با سر قابل انعطاف)، 2 عدد قوطی فیلم، مقداری خمیر، چسب نواری پلاستیکی و شانه پلاستیکی هستیم.

ابتدا 2 تکه 10 سانتی متری از چسب نواری را جدا کرده و روی یک سطح صاف می چسبانیم سپس نی ها را با خمیر داخل قوطی ها محکم می کنیم طوری که سر انعطاف پذیر آنها رو به خارج باشد.

قوطی ها را به هم نزدیک می کنیم و نوار چسب را روی نی ها می چسبانیم. برای آزمایش این وسیله شانه را به موهای سر کشیده و با نزدیک کردن شانه به تکه های چسب می بینیم که نوارها به هم نزدیک شده و یا از هم دور می شوند.

تعیین نوع بار با الکتروسکوپ:
الکتروسکوپ از طریق حرکت الکترونها به داخل برگه ها به وجود بار الکتریکی پاسخ می دهد. این برگه ها با نزدیک یا دور شدن نوع بار را نشان می دهند.

مثلا وقتی بار مثبت است، الکترونهای موجود در فلز الکتروسکوپ به سمت بار جذب می شوند و برگه ها به سمت بالا حرکت می کنند. وقتی بار منفی است، الکترونهای موجود در فلز الکتروسکوپ دفع می شوند و برگه ها به سمت پایین حرکت می کنند.

طرز کار الکتروسکوپ:
اصول کار یک الکتروسکوپ بر اساس ساختار اتمی عناصر و القای بار ساختار داخلی عناصر فلزی کار می کند. بارهای مشابه یکدیگر را دفع می کنند در حالی که بارهای مخالف یکدیگر را جذب می کنند.

این وسیله از یک میله رسانا در بالا تشکیل شده است که به یک جفت برگه فلزی که از پایین میله آویزان شده اند، متصل شده است. در صورت عدم وجود بار برگه های فلزی به سمت پایین آویزان می شوند. اما وقتی جسمی باردار به الکتروسکوپ نزدیک شود این برگه ها می توانند دور یا نزدیک شوند.

تشخیص رسانا و نارسانا بودن جسم با الکتروسکوپ:
برای تشخیص رسانا و نارسانا بودن لازم است خود جسم دارای بار الکتریکی باشد. در این حالت اگر جسم رسانا باشد تماس آن با الکتروسکوپ بار را منتقل کرده و ورقه ها از هم دور شده و پس از دور شدن جسم نیز در همان حالت باقی می مانند.

در صورتیکه جسم نارسانا باشد در تماس با الکتروسکوپ ابتدا ورقه ها از هم دور شده و سپس به حالت اول برمی گردند.