P3.1.1 Podstawowe doświadczenia elektrostatyczne – Leybold

Elektrometr polowy jest klasycznym przyrządem do demonstracji ładunków elektrycznych. Metalowy wskaźnik, zamontowany na łożysku igiełkowym, jest połączony przewodząco do stałego metalowego wspornika. Gdy ładunek elektryczny jest przesyłany do metalowego wspornika przez wkładaną metalową płytkę lub puszkę Faraday’a, część ładunku przepływa na wskaźnik. Wskaźnik jest zatem odpychany wskazując obecność ładunku.

 

W doświadczeniu P3.1.1.1, ładunki elektryczne są generowane poprzez wzajemne pocieranie dwóch materiałów (a dokładnie, intensywne zetknięcie z następującym oddzieleniem) i demonstracja jest przeprowadzana za pomocą elektrometru polowego. Doświadczenie to udowadnia, że ładunki mogą być przesyłane pomiędzy różnymi ciałami. Dodatkowe tematy obejmują ładowanie elektrometru poprzez indukcję, ekranowanie indukcji metalowym ekranem i rozładowanie w zjonizowanym powietrzu.

 

Wzmacniacz elektrometryczny jest konwerterem impedancji z niezwykle wysokoomowym wejściem napięciowym (≥ 1013 W) i niskoomowym wyjściem napięciowym (≤ 1 W). Za pomocą połączeń pojemnościowych wejścia i korzystając z puszki Faraday’a do zbierania ładunków, przyrząd ten jest idealny do pomiaru niezwykle małych ładunków. Doświadczenia z elektryczności stykowej i tarcia mogą być przeprowadzone z wysokim stopniem wiarygodności.

 

Doświadczenie P3.1.1.2 bada sposób rozdzielenia ładunków poprzez wzajemne pocieranie dwóch materiałów. Ukazuje ono, że jeden z materiałów posiada ładunki dodatnie a drugi ładunki ujemne oraz, że wartości bezwzględne ładunków są równe. Jeśli zmierzymy ładunki obu materiałów w tym samym czasie, znoszą się one wzajemnie. Znak ładunku materiału nie zależy tylko od materiału, lecz także od własności drugiego materiału.