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2024年9月17日 (火)

箔検電器を作ってみた

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 箔検電器(leaf electroscope)を作ってみました。
箔(はく)じゃなくて,台所用アルミ箔を丸めて作った細い筒を使ってるから「検電器」か。まあ何でもいいけど。

202409182
 幅20mm 長さ60mmくらいに切った台所用アルミ箔をΦ2.0の細いステンレス線に巻いて筒を作りました。少し唾をつけてやると ほどけてこなくなりますw
真ん中に小さい穴を空けて,回転軸となる細い針金を刺します。
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 薄いアルミ板で筒の回転軸を固定する枠を作りました。瞬間接着剤でくっつけてやれば大丈夫です。

 これをダイソーで買ったガラス瓶に,金属キャップ(上部金属板)・Φ3.0のビス・六角両メネジ等を使ってセットしたら完成です。
金属箔が開くオーソドックスなタイプの はく検電器も作ったことがあるのですが,今回作ったこのタイプの方が動きが良いような気がします。
↓ 動画をご覧ください。

 ところで,上の動画のなかでもやってますが,

負の帯電体を使って箔検電器全体を正に帯電させる

という操作は,高校物理の教科書にもよく載っています。
202409194

 ↑ クリックすると拡大表示されるので,よく見てほしいのですが,

操作② 箔検電器の上部金属板を指で触れると箔が閉じる

ってのを みんなどのように理解しているのでしょう?
「箔のところにある電子が指を通って大地へ逃げるのだ」という説明をよく見かけるのですが,これはどう考えたってヘンじゃないですか? だって下部の箔の方へ逃げてきてる電子が,

『お,上の方に逃げ道ができたゾ。負の帯電体に近づくのは嫌だけど,我慢して上へ移動して大地の方へ逃げようぜ』

などと考えるのでしょうか。そりゃないでしょー。

僕は②で起こっていることを(1)~(3)に分けて,次のように説明しています。
202409195

 指を通って大地に逃げるのは,箔のところにある電子ではなくて,上部金属板の中にある電子でしょう。その結果,一時(いっとき)上部金属板の正電荷は過剰(上の絵では+が8個)になります。でも,すぐに箔の電子が吸い上げられるので,上部金属板の正電荷は元に(+が4個)戻ります。実際には,上部金属板から電子が1個逃げるとすぐに下の電子が1個吸い上げられるってのが繰り返されるんだろうと思います。

これが正しい説明だと思うのですが,このように書いてある教科書は見たことがありません。ネット上を探し回ったらあるのかなあ?

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