آزمایش ابتکار ی و ملموس در مورد عملكرد برقگیر

مى دانیم كه برقگیر یک میله ی رساناى نوک تیز است كه در بالاترین نقطه ی ساختمان نصب و توسط كابل ضخیمى به اعماق مرطوب زمین متصل مى شود. بدین وسیله ساختمان را از خطر آذرخش در امان نگه مى دارد.

مى توان با آزمایشى

اولاً اهمیت « نوک تیز » بودن برقگیر و

ثانیا اهمیت «اتصال به زمین» آن را به خوبى و به طور ملموس و عملى به دانش آموزان نشان داد.

درواقع در این آزمایش دانش آموز خود همانند یک برقگیر عمل خواهد كرد و بار الكتریكى بسیار زیاد موجود كلاهک وان دو گراف را به صورت ایمن و بدون ایجاد جرقه و شوک الكتریكى تخلیه مى كند.

مراحل این آزمایش به صورت زیر است:

1. یک آونگ الكتریكى سبک را به میل هاى عایق آویزان مى كنیم و انتهاى میله را بر روى كلاهک وان دو گراف قرار می دهیم. (شكل 1)

2. كلاهک وان دو گراف را با چرخاندن غلتک و تسمه آن باردار مى كنیم. در این حالت هم كلاهک و هم آونگ متصل به آن داراى بارهاى همنام می شوند درنتیجه آونگ به دلیل نیروى دافعه و به دلیل سبک تر بودن از كلاهک دور می شود. (شكل 2 )

3. اكنون یک جسم رسانا مانند كره ی فلزى را از فاصله ی كمى به كلاهک وان دو گراف نزدیک مى كنیم. مشاهده می شود. نزدیک كردن این رسانا به كلاهک وان دو گراف، تأثیرى در كاهش یا تخلیه ی بار آن نداشته و آونگ هم چنان از كلاهک دور می ماند.

مگر این كه این رساناى فلزى را خیلى خیلى نزدیک به كلاهک وان دوگراف كنیم كه در این حالت با ایجاد جرقه ی نسبتاً شدیدى بار کلاهک به طور ناگهانى تخلیه مى شود و آونگ بر روى كلاهک سقوط مى كند. ایجاد جرقه در این آزمایش تولید آذرخش در مقیاس كوچک را نشان مى دهد. (شكل 3)

4. اكنون همین آزمایش را با یک سنجاق یا میله ی فلزى نوک تیز انجام مى دهیم. به این ترتیب كه سر تیز سنجاق را از فاصله ی كمى دور به كلاهک نزدیک مى كنیم، با كمال تعجب مشاهده خواهیم كرد حتى با وجود فاصله ی نسبتاً دور سنجاق از كلاهک وا ن دوگراف، بار آن بدون هیچ گونه جرقه ای  تخلیه مى شود و آونگ بر روى كلاهک سقوط می کند. با این آزمایش اهمیت نوک تیز بودن برقگیر به نمایش گذاشته می شود. (شکل 4)

اكنون براى آن كه اهمیت اتصال به زمینِ برقگیر نیز نشان داده شود ته سنجاق را در یک قطعه عایق مانند یونولیت یا كائوچو فرو كرده و آزمایش اخیر را تكرار مى كنیم.  مشاهده خواهیم كرد در این حالت حتى اگر نوک سنجاق را به كلاهک وان دوگراف تماس دهیم بار آن تخلیه نمى شود.  

درحقیقت در آزمایش هاى اخیر بدن، نقش اتصال به زمینِ برقگیر را ایفا مى كرده است و چون در این جا اتصال برقگیر به زمین به دلیل وجود یونولیتِ عایق قطع شده است نمى تواند عمل تخلیه ی بار را انجام دهد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی