Představuji vám Detektor Náboje Vernier (Vernier CRG-BTA).
Hodí do praktika z elektrostatiky,
jak pro kvalitativní, tak kvantitativní měření.
V tuto chvíli již mám připojen
detektor náboje k LabQuestu 2
a chystám se zkoumat
nabíjení třením na mém těle.
Uděláme tedy pokus,
ve kterém zašoupu nohama po zemi,
abych vyrobil na těle náboj,
a ten pak budu měřit.
Zatímco tohle budu dělat,
uvidíte na LabQuestu nějaká čísla.
K měření mám už vše připraveno.
Dám se do toho a zašoupu nohama.
Dotknu se prstem dovnitř
tohoto Faradayova poháru
a uvidíme, že se objeví nějaké hodnoty.
Vytáhnu, změní se,
vrátím se, hodnoty jsou zpět.
Vidíme tedy nějaké hodnoty
odpovídající tomu, že se nabíjím
a detektor náboje je to schopen změřit.
Nyní použijeme detektor náboje
ke zkoumání toho, jak se náboje třením oddělují.
Použiju dvě součásti
soupravy pro elektrostatiku.
Co se stane, je, že když budu třít tyto dva disky o sebe,
jeden se nabije kladně, druhý záporně.
Je to něco jako tření nohama o podlahu.
Mohu je třít o sebe.
Použiji tedy tyto pomůcky.
Pár slov o tom, jak je tu vše zapojeno.
Připravil jsem si vybavení takto:
Tato kovová podložka, které říkáme uzemňovací,
je připojena ke kleci tímto vodičem.
Vodič od detektoru náboje
je sem také připojen, tento černý.
To vše je na potenciálu země,
vše až k senzoru je uzemněno.
Druhý vodič detektoru náboje je připojen
sem dovnitř Faradayova poháru,
tento červený vodič.
Princip je v tom, že klec a podložka
jsou na jiném potenciálu, než vnitřní pohár.
Jedna z věcí, které mohou nastat,
když pracujete s detektorem náboje:
Viděli jsme, že když jsem šoupal nohama po zemi,
nabil jsem se.
Teď bych mohl chtít zabránit tomu,
aby se mé tělo nabíjelo s pomocí tohoto zápěstního pásku,
který se dodává v soupravě pro elektrostatiku.
Připojím jej tedy k sobě,
sebe spojuji s uzemňovací podložkou,
takže jsem uzemněn, vzhledem k poháru,
a nebudu neúmyslně nabíjet věci,
které nabít nechci.
Musíme nastavit LabQuest,
já zde ponechám výchozí časové nastavení
pro tento experiment,
což je 10 vzorků za sekundu po dobu 60 sekund.
To je v pořádku, ale jednu věc změnit potřebuji.
Potřebuji povolit umisťování poznámek k naměřeným hodnotám do grafu.
Poznámka k naměřené hodnotě
mi dovolí označit body na grafu,
abych pak mohl popsat, co místo v grafu zobrazuje.
Takže jsem jen povolil poznámky k naměřeným hodnotám a můžeme se do toho dát.
Spustím teď měření,
pak budu třít izolantové disky o sebe
a pak vložím tenhle bílý
do Faradayova poháru a sledujeme změnu grafu.
Klepnu na kolečko „Označit“ a označím si zde bod.
Teď odstraním bílý
a vložím dovnitř šedý.
Vidíme, že hodnota v grafu klesne,
takže přidám další značku
a vytáhnu jej.
A teď velmi opatrně
vložím dovnitř oba dva, aniž by se dotkly navzájem
nebo se stěnami poháru.
Jsou tam a jsou tam spolu.
Požádám spolupracovníka, aby označil bod,
vytáhnu je a zastavím měření.
A teď se podíváme na graf.
Toto je první část, kde byl uvnitř bílý disk,
zde je šedý disk, a tady je máme dohromady.
Rád bych pojmenoval značky,
což udělám tak, že přejdu sem nahoru,
kde se píše „Poznámky k naměřeným hodnotám“, a klepnu sem.
Objeví se seznam jednotlivých značek.
Vím, že první byl bílý disk (white),
druhý byl šedý (gray)
a třetí byly oba (both)
současně uvnitř.
Stisknu OK.
A teď se podívejme na hodnoty.
Vidíme, že tu mám náboj
bílého disku 2,5 nC.
Odroluji dolu.
Mám tu -2,37 nC.
Což je zhruba stejná hodnota,
takže můžeme předpokládat, že náboje byly stejně velké a opačné,
ale jak plyne čas,
pozorujeme únik náboje pryč.
V zásadě ale mám kladný a záporný náboj,
a když je oba vložím dohromady,
navzájem se prostě vyruší,
a hodnota zůstane jednoduše na 0, na které začínala.
Viděli jsme tedy použití soupravy při nabíjení dielektrických disků třením:
Nabil jsem je a pak byl schopen náboj změřit detektorem náboje.