Faraday's ice pail experiment
फैराडे का आइस पेल प्रयोग 1843 में ब्रिटिश वैज्ञानिक माइकल फैराडे द्वारा किया गया एक सरल इलेक्ट्रोस्टैटिक्स प्रयोग है जो एक संवाहक पात्र पर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के प्रभाव को प्रदर्शित करता है। एक पात्र के लिए, फैराडे ने बर्फ को पकड़ने के लिए बनाई गई धातु की बाल्टी का उपयोग किया, जिसने प्रयोग को इसका नाम दिया। प्रयोग से पता चलता है कि एक संवाहक खोल के अंदर संलग्न एक विद्युत आवेश खोल पर एक समान आवेश को प्रेरित करता है, और एक विद्युत संवाहक पिंड में, आवेश पूरी तरह से सतह पर रहता है। यह फैराडे पिंजरे में नियोजित विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के पीछे के सिद्धांतों को भी प्रदर्शित करता है। आइस पेल प्रयोग स्थिरविद्युत आवेश पर पहला सटीक मात्रात्मक प्रयोग था। इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के सिद्धांतों को पढ़ाने के लिए व्याख्यान प्रदर्शनों और भौतिकी प्रयोगशाला पाठ्यक्रमों में आज भी इसका उपयोग किया जाता है। 4 फरवरी, 1843 को फिलोसोफिकल जर्नल के संपादक रिचर्ड फिलिप्स को लिखे गए और मार्च 1844 के अंक में प्रकाशित एक पत्र से प्रयोग के बारे में फैराडे के विवरण का विवरणः "मान लीजिए कि आरेख में ए एक इन्सुलेटेड प्यूटर ice-pail.connected का प्रतिनिधित्व करता है जो एक तार द्वारा एक नाजुक सोने के पत्ते वाले इलेक्ट्रोमीटर ई के लिए होता है, और मान लीजिए कि सी एक गोल पीतल की गेंद है जो सफेद रेशम के सूखे धागे से इन्सुलेटेड है, जिसकी लंबाई तीन या चार फीट है, ताकि नीचे बर्फ की थैली से हाथ पकड़ने के प्रभाव को दूर किया जा सके। ए को पूरी तरह से डिस्चार्ज होने दें, और फिर सी को एक [इलेक्ट्रोस्टैटिक] मशीन या लेडेन जार द्वारा दूरी पर चार्ज किया जाए, और ए में डाला जाए। यदि सी सकारात्मक है, तो ई भी सकारात्मक रूप से अलग हो जाएगा; यदि सी को दूर ले जाया जाता है, तो ई पूरी तरह से ढह जाएगा। जैसे ही सी पोत ए में प्रवेश करेगा, ई का विचलन तब तक बढ़ेगा जब तक कि सी पोत के किनारे के नीचे नहीं है, और किसी भी बड़े दबाव के लिए काफी स्थिर और अपरिवर्तित रहेगा। यह दर्शाता है कि उस दूरी पर सी की प्रेरक क्रिया पूरी तरह से ए के आंतरिक भाग पर लागू होती है। यदि सी को ए के निचले हिस्से को छूने के लिए बनाया जाता है, तो इसका सारा चार्ज ए को सूचित किया जाता है, और सी, वापस लेने पर, पूरी तरह से निर्वहन पाया जाता है। नीचे प्रयोगात्मक प्रक्रिया का एक विस्तृत आधुनिक विवरण दिया गया हैः प्रयोग में एक प्रवाहकीय धातु पात्र ए का उपयोग किया जाता है जो शीर्ष पर खुला होता है, जो जमीन से अछूता होता है। फैराडे ने 7 इंच का काम किया। व्यास 10.5 इंच। लकड़ी के स्टूल (बी) पर लंबी बाल्टी, लेकिन आधुनिक प्रदर्शनों में अक्सर एक खोखले धातु के गोले का उपयोग किया जाता है, जिसके शीर्ष में एक छेद होता है, या धातु के पर्दे का एक सिलेंडर, जो एक इन्सुलेटिंग स्टैंड पर लगाया जाता है। इसकी बाहरी सतह एक तार द्वारा एक संवेदनशील विद्युत आवेश डिटेक्टर से जुड़ी हुई है। फैराडे ने सोने के पत्ते वाले इलेक्ट्रोस्कोप का उपयोग किया, लेकिन आधुनिक प्रदर्शनों में अक्सर एक आधुनिक इलेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह एक इलेक्ट्रोस्कोप की तुलना में कहीं अधिक संवेदनशील है, सकारात्मक और नकारात्मक आवेश के बीच अंतर कर सकता है, और एक मात्रात्मक विवरण देता है। पात्र को एक बड़ी संवाहक वस्तु से संक्षिप्त रूप से जोड़कर छोड़ा जाता है, जिसे जमीन (पृथ्वी) कहा जाता है; यह एक उंगली से छूकर किया जा सकता है, जिसमें संवाहक मानव शरीर को जमीन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। कोई भी प्रारंभिक चार्ज जमीन में चला जाता है। चार्ज डिटेक्टर शून्य पढ़ता है, जो दर्शाता है कि कंटेनर में कोई चार्ज नहीं है। एक धातु वस्तु सी (फैराडे एक गैर-प्रवाहकीय रेशम धागे द्वारा निलंबित एक पीतल की गेंद का उपयोग करता था, लेकिन आधुनिक प्रयोगों में अक्सर एक छोटे धातु की गेंद या एक इन्सुलेटिंग हैंडल पर लगे डिस्क का उपयोग किया जाता है) को एक इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन का उपयोग करके बिजली से चार्ज किया जाता है और इसे छुए बिना कंटेनर ए में उतारा जाता है। जैसे-जैसे इसे कम किया जाता है, चार्ज डिटेक्टर की रीडिंग बढ़ जाती है, जो दर्शाता है कि कंटेनर का बाहरी हिस्सा चार्ज हो रहा है। एक बार जब वस्तु पात्र के होंठ के अंदर अच्छी तरह से होती है तो चार्ज डिटेक्टर स्तर को बंद कर देता है और एक निरंतर चार्ज दर्ज करता है, भले ही वस्तु को आगे कम किया गया हो। पात्र के बाहर का आवेश वस्तु की ध्रुवीयता के समान होता है। यदि चार्ज डिटेक्टर को कंटेनर की अंदर की सतह पर छुआ जाता है, तो यह विपरीत ध्रुवीयता के साथ चार्ज पाया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि वस्तु सी में एक सकारात्मक आवेश है, तो पात्र ए के बाहर एक सकारात्मक आवेश पाया जाएगा, जबकि पात्र के अंदर एक नकारात्मक आवेश है। यदि वस्तु सी को दीवारों को छुए बिना कंटेनर के अंदर ले जाया जाता है, तो चार्ज डिटेक्टर की रीडिंग नहीं बदलेगी, जो दर्शाता है कि कंटेनर के बाहर का चार्ज प्रभावित नहीं होता है जहां चार्ज की गई वस्तु कंटेनर के अंदर होती है। यदि आवेशित वस्तु सी को फिर से पात्र से बाहर निकाला जाता है, तो आवेशित डिटेक्टर फिर से शून्य हो जाएगा। इससे पता चलता है कि कंटेनर पर चार्ज सी द्वारा प्रेरित किया गया था, और कंटेनर में कोई शुद्ध चार्ज नहीं है। इसलिए, अंदर और बाहर से प्रेरित विपरीत आवेश आकार में बराबर होने चाहिए। आवेशित वस्तु सी को पात्र के अंदर छुआ जाता है। चार्ज डिटेक्टर रीडिंग नहीं बदलता है। हालाँकि, यदि वस्तु को अब पात्र से हटा लिया जाता है, तो रीडिंग वही रहती है, जो दर्शाता है कि पात्र में अब शुद्ध चार्ज है। यदि वस्तु का चार्ज डिटेक्टर से परीक्षण किया जाता है, तो यह पूरी तरह से चार्ज नहीं पाया जाता है, और कंटेनर के अंदर भी चार्ज नहीं पाया जाता है। यह इंगित करता है कि सी पर सभी आवेश को पात्र में स्थानांतरित कर दिया गया है, और पात्र की अंदर की सतह पर विपरीत आवेश को बिल्कुल बेअसर कर दिया है, जिससे केवल बाहर की ओर आवेश रह गया है। इसलिए पात्र के अंदर का शुल्क सी किट पर शुल्क के बराबर था जो शैक्षिक आपूर्ति फर्मों से उपलब्ध हैं जिनमें छात्रों के लिए प्रयोग करने के लिए आवश्यक सभी उपकरण हैं। प्रयोगकर्ता के शरीर, कपड़े, या आस-पास के उपकरण पर आवारा स्थिर विद्युत आवेशों के साथ-साथ मुख्य-संचालित उपकरण से एसी विद्युत क्षेत्रों के कारण त्रुटि को रोकना, पात्र या आवेशित वस्तु सी के कुछ हिस्सों पर अतिरिक्त आवेश को प्रेरित कर सकता है, जो एक गलत रीडिंग दे सकता है। प्रयोग की सफलता के लिए अक्सर इन बाहरी आवेशों को समाप्त करने के लिए सावधानियों की आवश्यकता होती हैः पात्र और आस-पास की प्रवाहकीय वस्तुओं पर किसी भी आवेश को प्रयोग से पहले ग्राउंडिंग (अर्थिंग) द्वारा हटाया जाना चाहिए; उन्हें कुछ समय के लिए किसी बड़ी प्रवाहक वस्तु को स्पर्श करना जिसे ग्राउंड कहा जाता है। वस्तु पर कोई भी आवेश उसके पारस्परिक प्रतिकर्षण के कारण जमीन में बह जाएगा। यह उन्हें एक उंगली से छूकर, प्रवाहकीय मानव शरीर को जमीन के रूप में उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। हालांकि प्रयोगकर्ता के शरीर को एक अच्छी धातु की जमीन जैसे कि धातु के वर्कबेंच, या अधिमानतः एक पानी की नली या इमारत के मुख्य बिजली तार के ग्राउंडिंग तार को छूकर बार-बार ग्राउंड किया जाना चाहिए। आदर्श रूप से पूरे प्रयोग के दौरान प्रयोगकर्ता के शरीर को जमीन पर रखा जाना चाहिए। कुछ प्रदर्शन किटों में प्रवाहकीय ग्राउंड शीट शामिल हैं जो उपकरण के नीचे वर्कबेंच पर रखी जाती हैं, और प्रयोग के दौरान प्रयोगकर्ता द्वारा पहनी जाने वाली एंटीस्टैटिक कलाई की पट्टियाँ, जो एक अच्छी जमीन से जुड़ी होती हैं। इलेक्ट्रोमीटर जमीन के संबंध में आवेश को मापता है, इसलिए इसे उपयोग के दौरान जमीन से जोड़ने की आवश्यकता होती है। इसमें एक जमीनी तार होता है, जो आमतौर पर काले रंग का होता है, जो एक क्लिप में समाप्त होता है जिसे उपयोग के दौरान धातु की जमीन से जोड़ा जाना चाहिए। प्रयोगकर्ता को प्रयोग के दौरान अत्यधिक हलचल से बचना चाहिए। इधर-उधर घूमना या हाथ हिलाना कपड़ों पर स्थिर आवेश के निर्माण का कारण बन सकता है। प्रयोगकर्ता को आवेशित वस्तु सी के हैंडल को वस्तु से जितना संभव हो उतना दूर रखना चाहिए और कंटेनर में वस्तु को नीचे करते समय कंटेनर को पकड़ना चाहिए। पेशेवर छात्र प्रयोगशाला किट में, कंटेनर ए अक्सर धातु स्क्रीन के दो संकेंद्रित सिलेंडरों के रूप में होता है, जो शीर्ष पर खुला होता है। एक पर्दा स्थिरविद्युत आवेश के लिए एक ठोस धातु की चादर के समान कार्य करता है, जब तक कि इसके छेद छोटे हों। आंतरिक सिलेंडर स्वयं फैराडे पेल कंटेनर है, जो इन्सुलेटिंग सपोर्ट के साथ बाहरी सिलेंडर से अलग होता है। बाहरी बेलनाकार धातु पर्दा भीतरी भाग को घेरता है, और इसे आवारा आवेशों से बचाने के लिए एक जमीन के रूप में कार्य करता है। यह डिजाइन काफी हद तक आवारा आवेश समस्या को समाप्त करता है, साथ ही प्रयोगकर्ता को पात्र के अंदर देखने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रोमीटर ग्राउंड लीड को बाहरी ग्राउंड स्क्रीन पर क्लिप किया जाता है, और प्रयोगकर्ता किसी भी प्रक्रिया को करते समय इस स्क्रीन को छूता है। आंतरिक स्क्रीन को ग्राउंड करने के लिए, प्रयोगकर्ता अपनी उंगली को आंतरिक और बाहरी स्क्रीन के बीच पुल कर सकता है। ऐसा करते समय यह महत्वपूर्ण है कि वह अपनी उंगली पहले आंतरिक स्क्रीन से उठाए, न कि बाहरी से, ताकि आंतरिक स्क्रीन पर चार्ज न रहे। उंगलियों के निशान से गंदगी और तेल की सतह परतों के कारण चार्ज की गई वस्तु सी और कंटेनर के हैंडल और सपोर्ट से चार्ज रिस सकता है। यदि ऐसा संदेह हो तो तेल हटाने और सुखाने के लिए उपकरण को डिटर्जेंट से धोया जाना चाहिए। कंटेनर के अंदर या बाहर की सतह पर चार्ज को मापते समय, चार्ज डिटेक्टर को कंटेनर के होंठ के पास की सतह पर नहीं छुआ जाना चाहिए। धातु की ज्यामिति के कारण अतिरिक्त आवेश उद्घाटन के किनारे के पास केंद्रित होता है। व्याख्या प्रवाहकीय धातु वस्तुओं में गतिशील विद्युत आवेश (इलेक्ट्रॉन) होते हैं जो धातु में स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। एक आवेशित अवस्था में, धातु के प्रत्येक भाग में समान मात्रा में धनात्मक और ऋणात्मक आवेश होते हैं, जो अंतरंग रूप से मिश्रित होते हैं, इसलिए इसके किसी भी भाग में शुद्ध आवेश नहीं होता है। यदि किसी बाहरी आवेशित वस्तु को धातु के एक टुकड़े के पास लाया जाता है, तो आवेग का बल इन आंतरिक आवेशों को अलग कर देता है। बाहरी आवेश के विपरीत ध्रुवीयता के आवेश इसकी ओर आकर्षित होते हैं, और आवेश का सामना करने वाली वस्तु की सतह पर चले जाते हैं। समान ध्रुवीयता के आवेश पीछे हट जाते हैं और आवेश से दूर धातु की सतह पर चले जाते हैं। इसे स्थिरविद्युत प्रेरण कहा जाता है। उपरोक्त प्रक्रिया 2 में, जैसे ही चार्ज सी को कंटेनर में कम किया जाता है, कंटेनर की धातु में चार्ज अलग हो जाते हैं। यदि सी में धनात्मक आवेश होता है, तो धातु में ऋणात्मक आवेश इसकी ओर आकर्षित होते हैं और पात्र की आंतरिक सतह पर चले जाते हैं, जबकि धनात्मक आवेश पीछे हट जाते हैं और बाहरी सतह पर चले जाते हैं। यदि सी में ऋणात्मक आवेश है, तो आवेशों में विपरीत ध्रुवीयता होती है। चूँकि पात्र मूल रूप से चार्ज नहीं किया गया था, इसलिए दोनों क्षेत्रों में बराबर और विपरीत आवेश होते हैं। प्रेरण प्रक्रिया प्रतिवर्ती हैः प्रक्रिया 4 में, जब सी को हटा दिया जाता है, तो विपरीत आवेशों का आकर्षण उन्हें फिर से आपस में मिलाता है, और सतहों पर आवेश शून्य हो जाता है। यह आवेशित वस्तु सी का स्थिरविद्युत क्षेत्र है जो गतिशील आवेशों को गति प्रदान करता है। जैसे ही धातु में आवेश अलग होते हैं, धातु पात्र की सतहों पर प्रेरित आवेश के परिणामी क्षेत्र अपना स्वयं का विद्युतस्थैतिक क्षेत्र बनाते हैं, जो सी से क्षेत्र का विरोध करता है। प्रेरित आवेश का क्षेत्र धातु के पूरे आंतरिक भाग में सी से क्षेत्र को बिल्कुल रद्द कर देता है। धातु के एक टुकड़े के अंदर विद्युतस्थैतिक क्षेत्र हमेशा शून्य होता है। यदि ऐसा नहीं होता, तो क्षेत्र का बल आवेशों की अधिक गति और अधिक आवेश पृथक्करण का कारण बनता, जब तक कि विद्युत क्षेत्र शून्य नहीं हो जाता। एक बार जब सी कंटेनर के अंदर अच्छी तरह से होता है, तो सी से लगभग सभी विद्युत क्षेत्र की लाइनें कंटेनर की सतह से टकराती हैं। परिणाम (नीचे सिद्ध) यह है कि पात्र के अंदर कुल आवेग सी पर आवेग के बराबर होता है। प्रक्रिया 5 में, जब सी को पात्र की आंतरिक दीवार से छुआ जाता है, तो सी पर सभी आवेग बाहर बहते हैं और आवेग को निष्क्रिय कर देते हैं, जिससे आंतरिक दीवार और सी दोनों बिना आवेग के रह जाते हैं। कंटेनर के बाहर चार्ज के साथ छोड़ दिया जाता है। शुद्ध प्रभाव यह है कि जो भी चार्ज पहले सी पर था वह अब कंटेनर के बाहर है। एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष जो इससे निकाला जा सकता है वह यह है कि एक बंद चालक पात्र के अंदर शुद्ध आवेश हमेशा शून्य होता है, भले ही एक आवेशित वस्तु को अंदर रखा गया हो। यदि अंदर का आवेश पात्र की दीवार के लिए एक संवाहक मार्ग पा सकता है, तो यह अपने पारस्परिक प्रतिकर्षण के कारण पात्र की बाहरी सतह पर बह जाएगा। यदि यह नहीं हो सकता है, तो आंतरिक आवेश अंदर की सतह पर एक बराबर और विपरीत आवेश को प्रेरित करेगा, इसलिए अंदर का शुद्ध आवेश अभी भी शून्य है। किसी संवाहक वस्तु पर कोई भी शुद्ध आवेश उसकी सतह पर स्थित होता है। सबूत प्रेरित आवेश वस्तु के आवेश के बराबर होता है प्रक्रिया 5 में पाया गया परिणाम, कि धातु के पात्र में संलग्न एक आवेशित वस्तु पात्र पर एक समान आवेश को प्रेरित करती है, गॉस के नियम का उपयोग करके साबित किया जा सकता है। मान लीजिए कि पात्र ए वस्तु सी को पूरी तरह से घेरता है, बिना किसी उद्घाटन के (इस धारणा को नीचे समझाया गया है), और सी में क्यू कूलोंब्स का आवेश है। आवेश सी का विद्युत क्षेत्र धातु के आयतन में आवेशों को अलग करेगा, जिससे खोल की अंदर और बाहर की सतहों पर प्रेरित आवेश के क्षेत्र बनेंगे। अब खोल की धातु के अंदर, अंदर और बाहर की सतहों के बीच एक बंद सतह S की कल्पना करें। चूँकि S एक संवाहक क्षेत्र (धातु के आयतन के अंदर) में है जहाँ विद्युत क्षेत्र शून्य है, इसलिए S सतह पर हर जगह विद्युत क्षेत्र शून्य है। इसलिए, सतह S के माध्यम से कुल विद्युत प्रवाह शून्य होना चाहिए। इसलिए, गॉस के नियम से सतह S के अंदर कुल विद्युत आवेश शून्य होना चाहिएः S के अंदर केवल आवेश C वस्तु पर आवेश Q है, और धातु की आंतरिक सतह पर प्रेरित आवेश Q प्रेरित होता है। चूँकि इन दो आवेशों का योग शून्य है, खोल की आंतरिक सतह पर प्रेरित आवेश का मान C: Q प्रेरित = −Q पर आवेश के बराबर लेकिन विपरीत होना चाहिए। विद्युत क्षेत्र रेखाओं का उपयोग करके स्पष्टीकरण यह देखने का एक और तरीका है कि संलग्न आवेश पात्र में एक समान आवेश को प्रेरित करता है, विद्युत क्षेत्र रेखाओं के दृश्य उपकरण का उपयोग करना है। विद्युत क्षेत्र रेखाएँ समान आवेश पर समाप्त होती हैं; अर्थात प्रत्येक रेखा धनात्मक आवेश की एक विशिष्ट मात्रा से शुरू होती है, और ऋणात्मक आवेश की समान मात्रा पर समाप्त होती है। एक अतिरिक्त तथ्य की आवश्यकता है कि विद्युत क्षेत्र की रेखाएँ चालकों में प्रवेश नहीं कर सकती हैं; यदि एक विद्युत क्षेत्र रेखा धातु के आयतन में प्रवेश करती है, तो धातु में इलेक्ट्रॉन क्षेत्र रेखा के साथ प्रवाहित होंगे, और चालकों में आवेश को तब तक पुनर्वितरित करेंगे जब तक कि कोई विद्युत क्षेत्र नहीं बचा था। केवल तभी जब चालक में विद्युत क्षेत्र शून्य हो तो चालक में आवेश विद्युतस्थैतिक संतुलन पर हो सकते हैं। जब आवेशित वस्तु सी को प्रवाहकीय पात्र ए के अंदर संलग्न किया जाता है, तो वस्तु से फैली सभी क्षेत्र रेखाओं को पात्र की अंदर की सतह पर समाप्त होना चाहिए; उनके लिए कहीं और जाने की जगह नहीं है। चूँकि वस्तु पर आवेश की प्रत्येक इकाई एक क्षेत्र रेखा उत्पन्न करती है, जो पात्र पर एक समान प्रेरित आवेश पर समाप्त होती है, इसलिए पदार्थ पर कुल आवेश और पात्र के आंतरिक भाग पर प्रेरित आवेश बराबर होना चाहिए। किसी भी पात्र के बाहर एक आवेशित वस्तु भी अपने आसपास एक समान आवेश को प्रेरित करती है। इससे फैली क्षेत्र रेखाएं दीवारों या कमरे में अन्य वस्तुओं में प्रेरित आवेशों पर समाप्त होती हैं। यह सामान्य सिद्धांत को दर्शाता है कि प्रत्येक धनात्मक आवेश के लिए, ब्रह्मांड में कहीं न कहीं एक संबंधित ऋणात्मक आवेश होना चाहिए। छेद का प्रभाव कड़ाई से बोलते हुए, कंटेनर पर प्रेरित आवेश के लिए वस्तु पर आवेश के बिल्कुल बराबर होने के लिए, धातु के पात्र को बिना छेद के आवेशित वस्तु को पूरी तरह से घेरना चाहिए। यदि कोई उद्घाटन होता है, तो सी से कुछ विद्युत क्षेत्र की लाइनें उद्घाटन के माध्यम से गुजरेंगी, और इसलिए कंटेनर पर एक विपरीत चार्ज को प्रेरित नहीं करेंगी, इसलिए कंटेनर की सतहों पर चार्ज सी पर चार्ज से कम होगा। लेकिन आवेशित वस्तु को अंदर और बाहर लाने के लिए एक उद्घाटन आवश्यक है। अपने प्रयोग में, फैराडे ने गेंद को लटकाते हुए धागे से बाल्टी के धातु के ढक्कन को जोड़कर उद्घाटन को बंद कर दिया, इसलिए जब गेंद को कंटेनर के केंद्र में उतारा गया तो ढक्कन ने उद्घाटन को ढक दिया। हालांकि यह आवश्यक नहीं है। यह प्रयोग फैराडे की बाल्टी जैसे बड़े खुले पात्रों के लिए भी बहुत अच्छी तरह से काम करता है। जब तक यह काफी गहरा है, और कंटेनर के अंदर सी की गहराई उद्घाटन के व्यास से अधिक है, तब तक प्रेरित चार्ज सी पर चार्ज के मूल्य के बहुत करीब होगा। जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र से पता चलता है, एक बार चार्ज की गई वस्तु अच्छी तरह से अंदर होने के बाद, कंटेनर की दीवारों पर चार्ज सी के अंत से उत्पन्न होने वाली अधिकांश विद्युत क्षेत्र रेखाएं, इसलिए उनमें से बहुत कम नकारात्मक चार्ज पर समाप्त होने के लिए उद्घाटन से गुजरती हैं जो कंटेनर पर स्थित नहीं हैं। जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग, एक प्रमुख प्रारंभिक विद्युत शोधकर्ता, ने 1911 में लिखाः लेकिन प्रयोग को अक्सर समझाया जाता है, जैसा कि उपरोक्त खंडों में, यह मानते हुए कि पात्र में कोई छेद नहीं है। इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण चूंकि धातु की मध्यवर्ती आयतन में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं होता है, इसलिए पात्र की बाहरी सतह और उसके विद्युत क्षेत्र पर आवेश वितरण पात्र के अंदर आवेश से पूरी तरह से अप्रभावित रहता है। यदि पात्र के अंदर आवेशित वस्तु को प्रक्रिया 3 के अनुसार स्थानांतरित किया जाता है, तो आंतरिक सतह पर प्रेरित आवेश वितरण आंतरिक सतह के बाहर विद्युत क्षेत्रों के रद्द होने को बनाए रखते हुए स्वयं को पुनर्वितरित करेगा। इसलिए बाहरी सतह पर आवेश पूरी तरह से अप्रभावित रहेंगे, साथ ही बाहरी दुनिया में किसी भी आवेश के साथ। बाहर से, धातु का पात्र ठीक वैसा ही कार्य करता है जैसे इसमें केवल एक सतह आवेश + क्यू होता है, जिसके अंदर कोई आवेश नहीं होता है। इसी तरह, यदि बाहरी आवेश को बाहर से पात्र के पास लाया जाता है, तो बाहरी सतह पर प्रेरित आवेश वितरण पात्र के अंदर अपने विद्युत क्षेत्र को रद्द करने के लिए पुनर्वितरित होगा। इसलिए पात्र के अंदर के आवेश किसी भी विद्युत क्षेत्र को "महसूस" नहीं करेंगे और न ही बदलेंगे। संक्षेप में, पात्र के अंदर और बाहर के क्षेत्र एक दूसरे से विद्युत रूप से अलग होते हैं, एक क्षेत्र से विद्युत क्षेत्र दूसरे में प्रवेश नहीं कर सकते हैं या प्रभावित नहीं कर सकते हैं। यह फैराडे पिंजरे में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण का सिद्धांत है। आगे के प्रयोग वैकल्पिक प्रक्रिया प्रयोग के संचालन का एक वैकल्पिक तरीका हैः प्रक्रिया 2 में आवेशित वस्तु सी को पात्र में उतारने के बाद, पात्र की बाहरी सतह को कुछ समय के लिए जमीन पर रख दिया जाता है। पात्र के बाहर की ओर चार्ज सभी जमीन पर चला जाता है, और चार्ज डिटेक्टर शून्य हो जाता है, जिससे पात्र के अंदर चार्ज सी के बराबर लेकिन विपरीत हो जाता है। फिर पात्र से वस्तु सी को हटा दिया जाता है। चूँकि सी अब पात्र की अंदरूनी सतह पर प्रेरित आवेश को धारण करने के लिए मौजूद नहीं है, इसलिए यह पात्र के बाहर की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इसलिए चार्ज डिटेक्टर अपने पिछले रीडिंग से एक बराबर लेकिन विपरीत चार्ज दर्ज करता है। इस नए आवेश को पात्र की बाहरी सतह पर C को छूकर C पर आवेश के बराबर और विपरीत साबित किया जा सकता है। दोनों आवेश एक-दूसरे को बिल्कुल बेअसर कर देते हैं, इसलिए पात्र का बाहरी भाग और सी दोनों ही आवेश रहित पाए जाते हैं। गैर-संपर्क आवेश माप किसी वस्तु को फैराडे पात्र में उतारना उस पर आवेश को बिना छुए या उसके आवेश को बाधित किए मापने का एक तरीका प्रदान करता है। पात्र के बाहर उसके अंदर के आवेश द्वारा प्रेरित आवेश केवल अंदर के कुल आवेश पर निर्भर करता है। यदि कई आवेशित वस्तुओं को पात्र में उतारा जाता है, तो बाहर की ओर आवेश उनके योग के बराबर होगा। यदि कई संवाहक आवेशित वस्तुओं को एक के बाद एक पात्र में उतारा जाता है और अंदर तक छुआ जाता है, तो प्रत्येक वस्तु पर सभी आवेश को पात्र के बाहर स्थानांतरित कर दिया जाएगा, भले ही पात्र पर पहले से ही कितना आवेश हो। यदि दो संवाहक आवेशित वस्तुओं को उनकी बाहरी सतहों पर एक साथ छुआ जाता है, तो दोनों पर आवेश केवल दोनों वस्तुओं के बीच साझा किया जाएगा। इस तरह चार्ज को वैन डी ग्राफ जनरेटर के शीर्ष टर्मिनल में स्थानांतरित किया जाता है। टर्मिनल एक खोखला धातु का खोल है और एक फैराडे बाल्टी के रूप में कार्य करता है। चार्ज को इसके अंदर एक चलती बेल्ट पर ले जाया जाता है, फिर टर्मिनल के अंदर से जुड़े तार द्वारा बेल्ट से हटा दिया जाता है। चूँकि टर्मिनल के अंदर एक स्थिर क्षमता होती है, इसलिए बेल्ट से चार्ज बाहरी सतह पर बहता है, जिससे वहां चार्ज बढ़ जाता है, भले ही टर्मिनल पर पहले से ही कितना चार्ज हो। संपर्क विद्युतीकरण समान आवेश उत्पन्न करता है फैराडे की बाल्टी के "आवेश योग" गुण का उपयोग यह साबित करने के लिए किया जा सकता है कि संपर्क विद्युतीकरण (ट्राइबोइलेक्ट्रिसिटी), वस्तुओं को एक साथ रगड़कर या छूकर आवेशित करना, समान और विपरीत आवेश उत्पन्न करता है। फर का एक टुकड़ा और रबड़ या प्लास्टिक का एक टुकड़ा पहले छोड़ा जाता है ताकि उनमें कोई चार्ज न हो, फिर दोनों को गैर-प्रवाहकीय हैंडल से जुड़े कंटेनर में एक साथ नीचे उतारा जाता है। चार्ज डिटेक्टर कोई शुल्क दर्ज नहीं करता है। फिर उन्हें पात्र के अंदर एक साथ रगड़ दिया जाता है। रगड़ने से फर सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगा और ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण रबर नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगा। हालाँकि, चूंकि यह समान आवेशों के पृथक्करण के कारण होता है, इसलिए दोनों आवेश समान और विपरीत होते हैं, इसलिए दोनों वस्तुओं पर आवेश का योग अभी भी शून्य है। यह चार्ज डिटेक्टर द्वारा सिद्ध किया जाता है, जो ऑपरेशन के बाद शून्य पढ़ना जारी रखता है। अलग-अलग वस्तुओं पर प्रभार को पात्र से एक बार में एक को हटाकर प्रदर्शित किया जा सकता है। चार्ज डिटेक्टर प्रत्येक शेष वस्तु के लिए विपरीत चार्ज दर्ज करेगा। अपने मूल 1844 के पेपर में, फैराडे ने एक दूसरे के अंदर कई संवाहक कंटेनरों का उपयोग करने के प्रभाव की भी जांच की। उन्होंने पाया कि प्रेरण प्रभाव कई पात्रों के माध्यम से उसी तरह काम करता है जैसे यह एक पात्र के माध्यम से करता है। उन्होंने चार बालियों का इस्तेमाल किया, जिनमें से प्रत्येक को अगले के अंदर एक गैर-प्रवाहकीय पैड पर सहारा दिया गया। यदि एक आवेश को सबसे भीतरी परत में कम किया जाता है, तो एक बिल्कुल बराबर प्रेरित आवेश बाहरी परत के बाहर दिखाई देगा। प्रत्येक बाल्टी के बाहर का चार्ज अगले पर एक समान चार्ज प्रेरित करता है। यदि एक डिब्बे को बंद कर दिया जाता है, तो उसके बाहर के सभी डिब्बों पर शुल्क शून्य हो जाता है। संदर्भ इलेक्ट्रोस्टैटिक्स भौतिकी प्रयोग