Quan sát cảm ứng tĩnh điện

36

Quan sát cảm ứng tĩnh điện

V.V. MAYER,
R. W. MAYER

Hãy mang một vật tích điện tới người dẫn điện. Giả sử, với mục đích định nghĩa, dây dẫn là kim loại và điện tích trên cơ thể là dương. Một điện trường sẽ xuất hiện trong dây dẫn và các điện cực tự do tác động ngược lại với điện trường sẽ tích tụ trong khu vực của dây dẫn gần thân sạc. Do đó, vùng này sẽ mang điện tích âm và vùng xa cơ thể sạc nhất sẽ mang điện tích dương (điều này sẽ dẫn đến sự biến mất của điện trường trong dây dẫn). Hiện tượng được mô tả, như bạn đã biết, được gọi là cảm ứng tĩnh điện.

Với cảm ứng tĩnh điện, sự phân phối lại điện tích xảy ra trong dây dẫn, nghĩa là xuất hiện một dòng điện ngắn hạn trong đó. Hãy thử chứng minh điều này bằng thực nghiệm bằng bóng đèn neon.

Một bóng đèn như vậy (ví dụ: bạn có thể mua nó ở cửa hàng radio) là một hộp thủy tinh chứa đầy đèn neon ở áp suất thấp. Có hai điện cực ở phía bên phải của quả bóng – điện cực và cực âm. Nếu đặt điện áp thích hợp vào các điện cực, sự phóng điện phát sáng sẽ xảy ra trong chất khí, kèm theo ánh sáng đỏ cam.*)

Rõ ràng là bóng đèn neon có thể đóng vai trò là vật chỉ báo dòng điện. Ưu điểm chính của nó là nhỏ gọn và ngay cả dòng điện rất yếu (ở mức vài microamp) cũng có thể gây ra ánh sáng rực rỡ đáng chú ý của khí trong đèn. Ý tưởng về thiết bị dành cho thí nghiệm của chúng tôi gần như rất rõ ràng: dây dẫn trong đó xảy ra sự phân phối lại điện tích phải bị bẻ gãy ở giữa và một bóng đèn neon phải được lắp vào khe hở của nó. Thiết kế cụ thể của thiết bị có thể rất khác nhau và được xác định chủ yếu bởi loại

*) Bạn có thể đọc thêm chi tiết về bản thân bóng đèn neon, tính chất và công dụng thực tế của nó trong bài viết của A. A. Borovoy («Kvant», 1983, số 6).

37

sử dụng bóng đèn neon. Về nguyên tắc, cái nào cũng được, nhưng tốt nhất là sử dụng các bóng đèn như BMH-1 hoặc BMH-2, có các electron bằng nhau, tức là mỗi bóng đèn đều có thể vừa là cực dương vừa là cực âm.

Tại hình có ảnh chụp một trong các tùy chọn có thể có cho thiết bị. Dây dẫn được tạo thành bởi hai thanh kim loại. Giữa chúng, trong một hộp ebonite có cửa sổ, có một đèn neon loại BMH-2, chạm vào các đầu của thanh bằng các electron của nó. Một đĩa dioral được gắn vào cuối thanh trên giúp tăng màu sắc cho thiết bị. Đĩa được trang bị một vỏ polystylene có tác dụng ngăn tia lửa điện phóng ra giữa đĩa và thân tích điện.

Chúng tôi chế tạo ra một thiết bị kỹ lưỡng như vậy chỉ vì chúng tôi thường xuyên phải thực hiện các thí nghiệm và việc lãng phí thời gian mỗi lần chuẩn bị thiết bị là điều không hợp lý. Nếu bạn chỉ muốn quan sát hiện tượng, thì bạn có thể dễ dàng tìm ra cách chế tạo một thiết bị từ vật liệu phế liệu trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như dây đồng có đường kính 1,5-3 mm, ống nhựa PVC, vật liệu hàn, v.v.

Bây giờ về thí nghiệm. Về ma sát điện tử của một thanh ebonite, một quầy nhựa hoặc một dải tấm mica. Gắn thiết bị lên giá đỡ cách điện hoặc cầm thiết bị trên tay bằng thanh dưới. Khi thanh tích điện đến gần đĩa, bạn sẽ thấy bóng đèn phát sáng; Do đó, dòng điện chạy qua dây dẫn do sự phân phối lại điện tích. Ngay khi thanh trở nên bất động so với đĩa, ánh sáng sẽ dừng lại: các điện tích trong dây dẫn đã được phân phối lại và trở lại trạng thái cân bằng. Khi bạn lấy que ra khỏi đĩa, đèn lại sáng. Tốc độ chuyển động của thanh càng cao thì ánh sáng của bóng đèn càng sáng vì dòng điện chạy qua dây dẫn càng lớn.

Lưu ý rằng thí nghiệm được thực hiện tốt nhất vào lúc chạng vạng vì ánh sáng của bóng đèn neon không lớn.

Tóm lại, đây là một số câu hỏi cần xem xét.