Demonstrace nesamostatného výboje ve vzduchu s Wulfovým elektroskopem

Vojtěch Stach

Abstract

The air in the space between the electrodes should be ionised by the flame of a candle or a Bunsen burner or also a radioactive source. This can be indicated by the discharges of the Wulf electroscope.

Nesamostatným výbojem v plynu rozumíme elektrický proud v plynu, který se udržuje jen po dobu působení ionizačního činidla, např. plamene svíčky, ultrafialového nebo radioaktivního záření. V dostupných středoškolských učebnicích [1], [2] se tento jev demonstruje buď pomocí školního zdroje vysokého napětí 2,5-10 kV nebo pomocí elektroskopu. Zdroj vysokého napětí nebývá vždy ve sbírkách a elektroskop vyžaduje dobrou izolaci.

Na naší katedře fyziky Pedagogické fakulty Jihočeské univerzity se nám v Praktiku školních pokusů pro tento případ stále osvědčuje Wulfův elektroskop. Jeho fotografie jsou uvedeny na obrázcích 1, 2.

Schématické zapojení pokusu je uvedeno na obrázcích 3, 4.

Celkové uspořádání pokusu je na obrázku 5.

Wulfův elektroskop má ze strany vyvedenou pomocnou elektrodu. Horní klasická kruhová elektroda vně elektroskopu je uvnitř ve svislé poloze spojena s tenkým staniolovým lístkem nebo s pružným zkrouceným tenkým vodivým vláknem. Vznikne-li nyní mezi oběma svislými elektrodami (obr. 3, 4) rozdíl potenciálů přivedením stejnosměrného napětí, pak se staniolový lístek nebo pružné vlákno vychýlí, působí-li mezi svislými elektrodami ionizační činidlo.

Při vhodné vzdálenosti a velikosti napětí se lístek nebo vlákno dotkne pomocné elektrody, náboje se vyrovnají, vše se vrátí do původní počáteční polohy a děj se periodicky opakuje.

Při uspořádání pokusu s tenkým staniolovým lístkem (4) není potřeba zdroj vysokého napětí řádově v kV. Stačí stabilizovaný zdroj, ve starších sbírkách je to BS 275 a z něho odebírané stejnosměrné napětí 150-250 V. Dalším vhodným zdrojem pro uspořádání pokusu podle obrázku 3 je zdroj Leybold 52235 dodávaný k výbojovým trubicím.

Wulfův elektroskop lze i vhodným způsobem osvětlit a promítnout kmitající lístek na projekční plátno. Pokus pak může pozorovat celá třída.

Wulfův elektroskop dříve dodávala firma Leybold a některé školy ho ve sbírkách mají. Porouchané stočené vlákno lze vhodně nahradit přilepeným úzkým staniolovým lístkem a elektroskop pak nadále vhodně využít podle výše uvedeného pokusu.

Klasický elektroskop běžný ve fyzikálních sbírkách lze i svépomocně upravit na Wulfůf elektroskop s pomocnou elektrodou, tak jak to ukazuje fotografie na obrázku č. 6.

Literatura

[1] Lepil, O., Šedivý, P.: Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus, Prometheus Praha 2000

[2] Svoboda, E. a kol: Pokusy z fyziky na střední škole 3, Prometheus 1999