Czy porównano dotknięcie i samo zbliżenie?

Rozwiązanie

Dlaczego dwa zapisy „rozchylone” nie wystarczają?

W próbie A listki były rozchylone już przed zbliżeniem pałeczki. Nie wiadomo, czy podczas próby rozchyliły się bardziej, mniej, czy pozostały w tym samym położeniu. Przyrząd mógł mieć wcześniejszy ładunek. W próbie B rozpoczęto od rozładowanego elektroskopu. Porównujemy więc dwa różne stany początkowe i dwa różne działania jednocześnie. Nie da się przypisać różnicy wyników samemu dotknięciu.

Brakuje również obserwacji po odsunięciu pałeczki. Początkowo obojętny elektroskop może rozchylić listki wskutek przemieszczenia elektronów wewnątrz przyrządu, mimo że całkowity ładunek nadal wynosi zero. Sam widok rozchylonych listków nie rozstrzyga, czy przyrząd wymienił ładunek z pałeczką.

Ustalamy wspólny początek i próbę kontrolną

1. W szkolnym zestawie, z nauczycielem, odsuń naelektryzowane przedmioty. Rozładuj elektroskop zgodnie z instrukcją zestawu i zapisz położenie listków. Przed każdą kolejną próbą odtwórz ten sam stan początkowy.
2. Zbliż pałeczkę przed potarciem, bez dotykania gałki, a następnie ją odsuń. Zapisz trzy położenia listków: przed zbliżeniem, przy pałeczce i po jej odsunięciu. To próba kontrolna. Brak widocznej zmiany nie jest dokładnym pomiarem zerowego ładunku.
3. W próbie A potrzyj pałeczkę i zbliż ją bez kontaktu. W próbie B, po ponownym rozładowaniu przyrządu, potrzyj pałeczkę w ten sam sposób, dotknij potartą częścią gałki i odsuń. W obu próbach obserwuj listki także po odsunięciu, po takim samym czasie oczekiwania.

Używaj tego samego zestawu, podobnej odległości w próbie bez kontaktu i tego samego sposobu pocierania. Powtórz porównanie. Jednakowy sposób pocierania nie gwarantuje identycznego ładunku pałeczki za każdym razem; powtórzenia pokażą, czy obserwowany efekt jest powtarzalny.

Karta obserwacji do uzupełnienia

Zapisuj położenie listków, na przykład „jak na początku”, „bardziej rozchylone” albo „stopniowo opadają”, oraz czas obserwacji po odsunięciu. Poniżej pozostawiono miejsca na rzeczywiste obserwacje. Dla kontroli przygotuj takie same trzy pozycje. Nie przepisuj do nich oczekiwanych wyników.

A — przed zbliżeniem

Wpisz obserwację.

A — pałeczka blisko, bez kontaktu

Wpisz obserwację.

A — po odsunięciu

Wpisz obserwację i czas.

B — przed dotknięciem

Wpisz obserwację.

B — dotknięcie gałki

Wpisz obserwację.

B — po odsunięciu

Wpisz obserwację i czas.

Jak zinterpretować porównanie?

Przewidywanie prostego modelu dla A jest następujące: listki rozchylają się przy pałeczce, a po jej odsunięciu wracają do początkowego położenia. Ładunek został rozdzielony wewnątrz obojętnego, odizolowanego przyrządu. Dla B, jeżeli kontakt skutecznie przekazał ładunek, rozchylenie może utrzymać się po odsunięciu. Taki powtarzalny wynik wspiera wyjaśnienie przez pozostawienie ładunku na elektroskopie.

Gdy listki w B szybko opadają, sprawdź z nauczycielem upływ ładunku, wilgoć na izolatorze i przypadkowe dotknięcie przyrządu. Zbyt słaby efekt także może być niewidoczny. Wyniku nie poprawiamy, aby pasował do modelu; zapisujemy go i szukamy przyczyny. Z samego rozchylenia nie ustalimy znaku pozostawionego ładunku.

Odpowiedź

Nie. Różne stany początkowe i brak obserwacji po odsunięciu nie pozwalają na to porównanie. Przed każdą próbą trzeba odsunąć naelektryzowane przedmioty, rozładować elektroskop i sprawdzić powrót listków. Kontrolą jest zbliżenie pałeczki przed potarciem. Dla obu prób zapisujemy osobno stan przed zbliżeniem, podczas zbliżenia lub dotknięcia oraz po odsunięciu. Porównujemy zwłaszcza ostatnią obserwację, powtarzając doświadczenie w podobnych warunkach. Utrzymany efekt po kontakcie wspiera wniosek o pozostawieniu ładunku; zanik efektu wymaga też sprawdzenia upływu i wilgotności. Tabela przewidywań nie może zastąpić własnych obserwacji.

Powiązana teoria

Dlaczego listki elektroskopu się rozchylają?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny