Версориум (латинское слово, означающее «поворот») был первым электроскопом , первым прибором , который мог обнаружить наличие статического электрического заряда . [1] Он был изобретен в 1600 году Уильямом Гилбертом , врачом королевы Елизаветы I.
Версориум — это игла, сделанная из металла, которая может свободно вращаться на пьедестале. Она похожа на стрелку компаса , но не намагничена. Стрелка притягивается к заряженным телам, поднесенным к ней, поворачиваясь к заряженному объекту. [2]
Поскольку он способен различать заряженные и незаряженные объекты, он является примером класса устройств, известных как электроскопы . Версориум имеет конструкцию, похожую на магнитный компас , но на него влияют электростатические, а не магнитные силы. Во время его изобретения различия между магнитными и электрическими силами были плохо поняты, и Гилберт провел серию экспериментов, чтобы доказать, что это два отдельных типа сил, с помощью версориума и другого устройства, называемого Террелла (или «маленькая Земля»). Фактически, Гилберт был первым, кто провел четкое различие между магнетизмом и статическим электричеством, и ему приписывают создание термина «электричество». [3]
Стрелка поворачивается, чтобы указать на близлежащий заряженный объект из-за зарядов, индуцированных на концах иглы внешним зарядом, посредством электростатической индукции . Например, если поднести положительно заряженный объект, то подвижные отрицательные заряды в металле будут притягиваться к нему и перемещаться к концу иглы, ближайшему к объекту. Сила притяжения этих отрицательных зарядов затем будет поворачивать иглу до тех пор, пока конец не окажется ближе всего к заряженному объекту, после чего она остановится. И наоборот, положительные заряды в игле будут отталкиваться и перемещаться к дальнему концу иглы. Затем отталкивающие силы оттолкнут этот конец иглы как можно дальше от объекта. Результатом после того, как игла перестанет качаться, является то, что ось иглы будет указывать через объект.
Любой конец иглы может быть притянут к заряженному объекту; тот, который окажется ближе всего, повернется и укажет на него. Таким образом, два конца иглы симметричны с точки зрения ее действия. Стрелка версориума также реагирует одинаково независимо от полярности притягивающего заряда, поэтому она не может различать положительный и отрицательный заряд, в отличие от стрелки компаса , которая имеет «северный» и «южный» конец, который может различать «северный» и «южный» полюс магнита .
Гилберт использовал версориум, чтобы проверить, являются ли различные материалы «электриками» ( изоляторами , в современных терминах) или не-«электриками» ( проводниками ). Хотя он не разработал теорию, чтобы объяснить свои открытия, это был хороший пример того, как наука начала меняться, включая эмпирические исследования на заре Века Разума . [4] Полтора столетия спустя Эндрю Гордон сконструировал то, что, по-видимому, было первым электродвигателем, который был основан на устройстве Гилберта. Его конструкция представляла собой двойной версориум, имеющий форму свастики , который вращался при приближении заряженного тела. [1]
Создание версориума является рекомендуемым упражнением на уроках естествознания во многих начальных школах . [5] [6] Одна из причин заключается в том, что работа версориума проста для понимания, и устройство подходит для сборки даже молодыми учениками, но его все равно можно использовать для иллюстрации многих важных концепций в электричестве . Версориум можно легко построить, используя подручные материалы. [7]