Версориум
Версориум (латинское слово , означающее «поворот») был первым электроскопом , первым инструментом, который мог обнаружить наличие статического электрического заряда . [1] Его изобрел в 1600 году Уильям Гилберт , врач королевы Елизаветы I.
Описание
[ редактировать ]
Версориум представляет собой металлическую иглу, которая может свободно вращаться на пьедестале. Она похожа на стрелку компаса , но не намагничена. Игла притягивается к поднесенным к ней заряженным телам, поворачиваясь в сторону заряженного объекта. [2]
Поскольку он способен различать заряженные и незаряженные объекты, он является примером класса устройств, известных как электроскопы . Версориум имеет конструкцию, аналогичную магнитному компасу , но на него влияют электростатические, а не магнитные силы. В то время, когда это было изобретено, различия между магнитными и электрическими силами были плохо поняты, и Гилберт провел серию экспериментов, чтобы доказать, что это два отдельных типа сил, с помощью версориума и другого устройства, называемого Террелла (или «маленькая Земля»). Фактически, Гилберт был первым, кто провел четкое различие между магнетизмом и статическим электричеством, и ему приписывают создание термина «электричество». [3]
Как это работает
[ редактировать ]Игла поворачивается и указывает на ближайший заряженный объект из-за зарядов, индуцированных на концах иглы внешним зарядом посредством электростатической индукции . Например, если приблизить положительно заряженный объект, подвижные отрицательные заряды в металле притянутся к нему и переместятся к концу иглы, ближайшему к объекту. Сила притяжения этих отрицательных зарядов будет поворачивать иглу до тех пор, пока ее конец не окажется ближе всего к заряженному объекту, после чего она остановится. И наоборот, положительные заряды в игле будут отталкиваться и перемещаться к дальнему концу иглы. Силы отталкивания оттолкнут этот конец иглы как можно дальше от объекта. В результате после того, как игла перестает раскачиваться, ось иглы проходит сквозь объект.
Любой конец иглы может быть притянут к заряженному объекту; тот, кто окажется ближе всего, повернется и укажет на него. Таким образом, два конца иглы симметричны с точки зрения ее действия. Стрелка версориума также реагирует одинаково независимо от полярности притягивающего заряда, поэтому она не может различать положительный и отрицательный заряд, в отличие от стрелки компаса , которая имеет «северный» и «южный» конец, который может различать «северный» заряд. " и "Южный" полюс магнита .
Влияние
[ редактировать ]Гилберт использовал версориум, чтобы проверить, являются ли различные материалы «электриками» ( изоляторами , в современных терминах) или не «электриками» ( проводниками ). Хотя он и не разработал теории, объясняющей свои открытия, это был хороший пример того, как наука начала меняться благодаря включению эмпирических исследований на заре Века Разума . [4] Полтора века спустя Эндрю Гордон сконструировал, по-видимому, первый электродвигатель, основанный на устройстве Гилберта. Его конструкция представляла собой двойной версориум в форме свастики , который вращался при приближении заряженного тела. [1]
Создание версориума является рекомендуемым упражнением на уроках естественных наук во многих начальных школах . [5] [6] Одна из причин заключается в том, что работу версориума легко понять, и устройство подходит для сборки даже молодым студентам, но его все же можно использовать для иллюстрации многих важных концепций в области электричества . Версориум можно легко построить из подручных материалов. [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Брайан Дэвис (1980). «Сделать тщеславного человека смиренным». Физическое образование . 15 (4): 248–254. Бибкод : 1980PhyEd..15..248D . дои : 10.1088/0031-9120/15/4/317 .
- ^ Электроскопы
- ^ «Уильям Гилберт (1544–1603)» . Пионеры в области электричества . Архивировано из оригинала 26 апреля 2007 года . Проверено 6 июля 2007 г.
- ^ Электричество и мощность - страница 6, Питер Д. Райли, 2005 г.
- ^ «Версориум Гилберта» . Ресурсы для изучения естественных наук . Институт Франклина. Архивировано из оригинала 25 апреля 2012 года . Проверено 6 июля 2007 г.
- ^ Шалонда Оливер. «План урока: Электричество и магнетизм» . Проверено 6 июля 2007 г.
- ^ Мишель Моссион. «Строим Версориум» . Университет Нант . Проверено 6 июля 2007 г.