Braun-féle elektroszkóppal (illetve ha van rajta \(\mathrm{kV}\) skála, akkor elektrométerrel) végzünk különféle kísérleteket.
3860/1
a) Vázlatos rajzon mutassuk be, milyen a töltéseloszlás a Braun-elektroszkóp belső alkatrészein, ha pozitív illetve negatív töltést adunk neki!
Az elektroszkópra akár pozitív, akár negatív töltést viszünk, akkor mivel az azonos előjelű töltések taszítják egymást, a rávitt töltés úgy fog eloszlani, elrendeződni az elektroszkóp belső fém alkatrészein, hogy minél távolabb legyenek egymástól. Vagyis a felső gömbön is lesznek töltések, az elfordulni képes mutatópálcán is, és annak tartószerkezetén, állványzatán is. Emiatt a mutatópálca el fog fordulni, mert így a rajta lévő töltések távolabb tudnak kerülni az ő tartószerkezetén, állványzatán lévő (azonos előjelű) töltésektől.
3860/2
b) Az elektroszkóp legyen kezdetben semleges! Ezután közelítsünk a felső gömbjéhez felülről pozitív (illetve negatív) töltésű rudat (de a rúd ne érjen hozzá az elektroszlóp gömbjéhez, és szikra sem pattanjon át közöttük). Változik‑e a mutatópálca kitérése (szöge), ha igen, hogyan? Vázlatos rajzon mutassuk be, hogy milyen lesz a Braun‑elektroszkóp belső alkatrészein a töltéseloszlás, amikor a közelében van a pozitív illetve negatív töltött rúd! Jelöljük azt is, hogy miközben az egyik illetve másik töltött rudat közelítjük az elektroszkóp gömbjéhez, ezalatt az elektroszkóp belső fém alaktrészeiben milyen fajta és milyen előjelű töltött részecskék és honnan hová vándorolnak!
A semleges elektroszkóp felső gömbjéhez pozitív rudat közelítve a mutatópálca kitér a nullhelyzetéből. Ugyanis a pozitív rúd vonzza az elektroszkóp fémjében lévő vezetési (szabad-, delokalizált) elektronokat, aminek eredményeként azok egy része felfelé mozdul el. A felső gömb így negatív töltésűvé válik, az elektroszkóp alsó részén viszont (az eltávozó elektronok miatt) elektronhiány alakul ki, vagyis a mutatópálca és annak állványzata pozitív töltésű lesz. Az azonos töltések taszítják egymást, emiatt a mutatópálca eltávolodik a szintén pozitív állványzattól, vagyis a kezdeti függőleges helyzetéből kitér. (A közeledő rúd az elektroszkóp pozitív töltéseire is kifejt erőt, de azok nem tudnak elmozdulni ezen pici erő hatására.)
A semleges elektroszkóp felső gömbjéhez negatív rudat közelítve a muatatópálca kitér a nullhelyzetéből. A negatív rúd ugyanis taszítja az elektroszkóp vezetési (szabad-, delokalizált) elektronjait, amik egy része ennek hatására lefelé mozdul el. Ettől a felső gömb elektronhiányos, azazz pozitív töltésű lesz. Az elektroszkóp alsó részén pedig a mutatópálca és az állványzat negatív töltésűvű válik. A negatív töltésű pálca és állványzat taszítják egymást, ezért a pálca eltávolodik, kitér a kezdeti nyugalmi helyzetéből. (Az elektroszkópban lévő pozitív töltések nem tudnak elmozdulni ezen kicsi erő hatására.)
3860/3
c) Az elektroszkóp legyen kezdetben pozitívra feltöltve! Ezután közelítsünk a felső gömbjéhez felülről pozitív (illetve negatív) töltésű rudat (de a rúd ne érjen hozzá az elektroszlóp gömbjéhez, és szikra sem pattanjon át közöttük). Változik‑e a mutatópálca kitérése (szöge), ha igen, hogyan? Vázlatos rajzon mutassuk be, hogy milyen lesz a Braun‑elektroszkóp belső alkatrészein a töltéseloszlás, amikor a közelében van a pozitív illetve negatív töltött rúd! Jelöljük azt is, hogy miközben az egyik illetve másik töltött rudat közelítjük az elektroszkóp gömbjéhez, ezalatt az elektroszkóp belső fém alaktrészeiben milyen fajta és milyen előjelű töltött részecskék és honnan hová vándorolnak!
A pozitívra töltött elektroszkóp felső gömbjéhez pozitív rudat közelítve az elektroszkóp mutatópálcájának kitérése növekszik (a mutatópálca még jobban eltávolodik a töltetlen állapotában felvett helyzettől, a függőlegestől). A pozitív rúd vonzza az elektroszkóp belső fémjében lévő vezetési (szabad-, delokalizált) elektronokat, amik egy része emiatt felfelé mozdul el, és ott csökkenti (vagy akár teljesen meg is szünteti) az eddig fennálló elektronhiányt. A lentről felfelé elmozduló elektronok miatt az elektoszkóp alsó részében még nagyobb elektronhiány alakul ki, hiszen az elektroszkóp össztöltése nem változik. A még nagyobb elektronhiány miatt a mutatópálca és annak állványzata nagyobb töltésű lesz, mint eddig, ezért erősebben fogják taszítani egymást, mint kezdetben, ezért a mutatópálca kitérése megnő. (A pozitv töltések nem tudnak elmozdulni.)
A pozitívra töltött elektroszkóp felső gömbjéhez negatív rudat közelítve az elektroszkóp mutatópálcájának kitérése csökken (a mutatópálca közelebb kerül a töltetlen állapotban felvett helyzetéhez, a függőlegeshez). A negatív rúd taszítja az elektroszkóp belső fémjében lévő vezetési (szabad-, delokalizált) elektronokat, amik egy része emiatt lefelé mozdul el. Ettől a felső gömbön még nagyobb elektronhiány alakul ki. A fentről lefelé elmozduló elektronok miatt az elektoszkóp alsó részében csökkenni fog (vagy akár teljesen meg is szűnhet) az eddig fennálló elektronhiány. A kisebb elektronhiány miatt a mutatópálca és annak állványzata kisebb töltésű lesz, mint eddig, ezért kevésbé fogják taszítani egymást, mint kezdetben, ezért a mutatópálca kitérése lecsökken (vagy akár teljesen le is megy nullára). (A pozitv töltések nem tudnak elmozdulni.)
3860/4
d) Az elektroszkóp legyen kezdetben negatívra feltöltve! Ezután közelítsünk a felső gömbjéhez felülről pozitív (illetve negatív) töltésű rudat (de a rúd ne érjen hozzá az elektroszlóp gömbjéhez, és szikra sem pattanjon át közöttük). Változik-e a mutatópálca kitérése (szöge), ha igen, hogyan? Vázlatos rajzon mutassuk be, hogy milyen lesz a Braun-elektroszkóp belső alkatrészein a töltéseloszlás, amikor a közelében van a pozitív illetve negatív töltött rúd! Jelöljük azt is, hogy miközben az egyik illetve másik töltött rudat közelítjük az elektroszkóp gömbjéhez, ezalatt az elektroszkóp belső fém alaktrészeiben milyen fajta és milyen előjelű töltött részecskék és honnan hová vándorolnak!
A negatívra töltött elektroszkóp felső gömbjéhez pozitív rudat közelítve az elektroszkóp mutatópálcájának kitérése csökken (a mutatópálca közelebb kerül a töltetlen állapotban felvett helyzetéhez, a függőlegeshez). A pozitív rúd vonzani fogja az elektroszkóp vezetési (szabad-, delokalizált) elektronjait, ami miatt azok egy része felfelé fog elmozdulni. Ettől a felső gömbön még nagyobb lesz az elektrontöbblet, mint eddig, az alsó részeken viszont csökken az elektrontöbblet mértéke. Emiatt a mutatópálca és annak űllványzata már csak kisebb töltésű lesz, aminek eredményeképpen gyengébb erővel fogják egymást taszítani, mint eddig. Így a mutatópálca közelebb kerüle a semleges állapotára jellemző függőlegeshez, a kitérérése lecsökken (akár teljesen meg is szűnhet, vagyis függőleges helyzetbe is kerülhet). (A pozitv töltések nem tudnak elmozdulni.)
A negatívra töltött elektroszkóp felső gömbjéhez negatív rudat közelítve az elektroszkóp mutatópálcájának kitérése növekszik (a mutatópálca még jobban eltávolodik a töltetlen állapotában felvett helyzettől, a függőlegestől). A negatív rúd taszítja az elektroszkóp belsejében lévő vezetési (szabad-, delokalizált) elektronokat, ami miatt azok egy része lefelé mozdul el. Ettől fent csökken az eddigi elektrontöblet mértéke. Viszont mivel az elektroszkóp össztöltése nem változik, a lefelé elmozduló elektronok az alsó részben növelik az elektrontöbblet mértékét. Ez azzal jár, hogy a mutatópálcának és az állványzatnak a negatív töltése nagyobb lesz, mint eddig, így erősebben fogják egymást taszítani, ami miatt a mutatópálca még jobban eltávolodik, a kitérése megnő. (A pozitv töltések nem tudnak elmozdulni.)
