17

Faraday-poharas elektroszkóp feltöltése

Illesszünk érzékeny elektroszkóp (pl. Braun-féle elektroszkóp) elektródjára öblös fémpoharat (Faraday-pohár), és szigetelő nyélre erősített fémgömb segítségével végezzük el a következő kísérleteket!

a) Szigetelő nyélre erősített fémgömböt töltsünk fel (pl. Van de Graaf-ge-nerátorról), és dugjuk a Faraday-pohárba anélkül, hogy hozzáérintenénk! Emejükki ezután óvatosan a gömböt a pohárból, továbbra is ügyelve arra, hogy ne érjünk vele a pohár falához, s elektromos szikra se pattanjon át rá! Az elektroszkóp mindaddig töltést jelez, míg a feltöltött gömb a pohárban, ill. a közelében van. A gömb eltávolítása után az elektroszkóp nem jelez töltést.

b) Módosítsuk az előző kísérletet úgy, hogy amikor a gömb a pohár belsejében van, ujjunkkal egy pillanatra megérintjük a pohár oldalát! Ezután a gömböt óvatosan emeljük ki anélkül, hogy a falhoz érne! Amikor a Faraday-poharat ujjunkkal megérintjük, az elektroszkóp lemezei összeesnek, majd amikor a gömböt eltávolítjuk a pohárból, ismét szétágaznak.

c) A feltöltött gömböt érintsük a Faraday-pohár belső felületéhez, majd emeljük ki onnan!Az elektroszkóp lemezei szétágaznak, és a gömb kiemelése után is szétágazva maradnak.

Az észlelt jelenségek az elektromos megosztással magyarázhatók. Az elektroszkóp poharába dugott, de vele fémesen nem érintkező töltött gömb a sajátjával ellentétes töltéseket a pohár belső felületére vonzza, az azonosakat eltaszítja. Ezért ágaznak szét az elektroszkóp lemezei. Ha a poharat ujjunkkal megérintve földeljük, a külső felületen elhelyezkedő töltéseket elvezetjük, s így a lemezek is elveszítik töltésüket. A feltöltött gömb a pohár belső felületén összegyűlt töltéseket továbbra is a belső felületen tartja. A gömb kiemelésekor a belső felületen elhelyezkedő töltések a közöttük működő taszítás miatt "szétugranak", s az elektroszkóp ismét töltést jelez. Az első esetben tehát a lemezek a gömbbel azonos, a másodikban pedig vele ellentétes töltés hatására ágaznak szét.
Ha a gömb hozzáér a pohárhoz, az elektroszkóp feltöltődik, s emiatt lemezei szétágaznak.

Megjegyzés:

Érdemes a kísérletek során egy kontroll elektroszkóp segítségével ellenőrizni, hogy a gömb töltése változik-e a kísérlet közben. E célból a Faraday-pohárból kihúzott gömbbel érintsük meg a kontroll elektroszkópot, és vizsgáljuk meg kitérését! Az a) és b) esetben a gömb töltése nem válto-zik, a c) esetben azonban erőteljesen csökken. Ez érthető is, hiszen ekkor a gömb töltéseinek egy része átáramlik az elektroszkópra.

Ezek a kísérletek jól elvégezhetők házi készítésű, széles szájú konzervdoboz elektroszkóppal is.