ELECTROSCOP: ISTORIE, CUM FUNCȚIONEAZĂ, PENTRU CE ESTE - DUDAS - 2025

Un electroscop este un dispozitiv folosit pentru a detecta existența sarcinilor electrice pe obiecte din apropiere. De asemenea, indică semnul încărcării electrice; adică dacă este o încărcare negativă sau pozitivă. Acest instrument este format dintr-o tijă metalică închisă într-o sticlă de sticlă.

Această tijă are două foi metalice foarte subțiri (aur sau aluminiu) conectate în partea sa inferioară. La rândul său, această structură este sigilată cu un înveliș format din material izolant, iar la capătul superior are o sferă mică numită „colector”.

Când se apropie un obiect încărcat electric de un electroscop, două tipuri de reacții pot fi martorii lamelelor metalice găsite la capătul inferior al configurației: dacă lamelele sunt separate una de cealaltă, înseamnă că obiectul are aceeași încărcare electrică decât electroscopul.

Pe de altă parte, dacă lamelele se reunesc, este indicativ faptul că obiectul are o sarcină electrică opusă sarcinii electroscopului. Cheia este de a încărca electroscopul cu o sarcină electrică cu semn cunoscut; astfel, eliminând va fi posibilă deducerea semnului de încărcare electrică a obiectului pe care îl aducem la dispozitiv.

Electroscopii sunt extrem de utili pentru a determina dacă un corp este încărcat electric, precum și pentru a oferi indicii despre semnul încărcării și intensitatea încărcăturii.

Istorie

Electroscopul a fost inventat de medicul și fizicianul englez William Gilbert, care a servit ca fizician pentru monarhia engleză în timpul domniei reginei Elisabeta I.

Gilbert este cunoscut și sub numele de „părintele electromagnetismului și al electricității”, datorită contribuțiilor sale mari la știință din secolul al XVII-lea. El a construit primul electroscop cunoscut în 1600, pentru a-și aprofunda experimentele pe sarcini electrostatice.

Primul electroscop, numit versorium, a fost un dispozitiv format dintr-un ac metalic, care se rotea liber pe un piedestal.

Configurația versorium a fost foarte similară cu cea a unui ac de busolă, dar în acest caz acul nu a fost magnetizat. Capetele acului se diferențiau vizual unul de celălalt; Mai mult, un capăt al acului a fost încărcat pozitiv, iar celălalt a fost încărcat negativ.

Mecanismul de acțiune al versoriului s-a bazat pe sarcinile induse la capetele acului, prin inducție electrostatică. Astfel, în funcție de capătul acului care era cel mai apropiat de obiectul vecin, reacția în acest scop ar fi să indice sau să respingă obiectul cu acul.

Dacă obiectul ar fi încărcat pozitiv, încărcările în mișcare negative pe metal ar fi atrase către obiect, iar capătul încărcat negativ ar îndrepta către corpul care induce reacția în versorium.

În caz contrar, dacă obiectul ar fi încărcat negativ, polul atras de obiect ar fi capătul pozitiv al acului.

Evoluţie

La mijlocul anului 1782, proeminentul fizician italian Alessandro Volta (1745-1827) a construit electroscopul de condensare, care avea o sensibilitate importantă pentru a detecta sarcini electrice pe care electroscopele din acea vreme nu le-au detectat.

Cu toate acestea, cel mai mare avans al electroscopului a venit din mâna matematicianului și astronomului german Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), care a inventat electroscopul cu foi de aur.

Configurația acestui electroscop este foarte similară cu structura cunoscută astăzi: dispozitivul era format dintr-un clopot de sticlă care avea o sferă metalică în partea de sus.

La rândul său, această sferă era conectată printr-un conductor la două foi de aur foarte subțiri. „Pâinile de aur” s-au separat sau s-au unit între ele atunci când s-a apropiat un corp încărcat electrostatic.

Cum functioneazã?

Un electroscop este un dispozitiv folosit pentru detectarea electricității statice în obiectele din apropiere, folosind fenomenul de separare a lamelelor interne din cauza repulsiei electrostatice.

Electricitatea statică poate fi acumulată pe suprafața externă a oricărui corp, fie prin încărcare naturală, fie prin frecare.

Electroscopul este proiectat pentru a detecta prezența acestor tipuri de sarcini, datorită transferului de electroni de la suprafețe cu încărcare înaltă către suprafețe mai puțin încărcate electric. Mai mult, în funcție de reacția lamelelor, aceasta ar putea oferi și o idee despre mărimea sarcinii electrostatice a obiectului înconjurător.

Sfera situată în partea superioară a electroscopului funcționează ca o entitate receptoare pentru încărcarea electrică a obiectului de studiu.

Prin apropierea unui corp încărcat electric de electroscop, acesta va dobândi aceeași încărcare electrică ca și corpul; adică dacă abordăm un obiect încărcat electric cu un semn pozitiv, electroscopul va dobândi aceeași încărcare.

Dacă electroscopul este preîncărcat cu o sarcină electrică cunoscută, se vor întâmpla următoarele:

- Dacă corpul are aceeași încărcare, lamelele metalice din interiorul electroscopului se vor separa unul de celălalt, deoarece ambele se vor respinge reciproc.

- În schimb, dacă obiectul are o încărcare opusă, lamelele metalice din partea inferioară a sticlei vor rămâne atașate între ele.

Lamelele din interiorul electroscopului trebuie să fie foarte ușoare, astfel încât greutatea lor să fie echilibrată de acțiunea forțelor repulsive electrostatice. Astfel, mutând obiectul de studiu departe de electroscop, lamelele își vor pierde polarizarea și vor reveni la starea lor naturală (închisă).

Cum se încarcă electric?

Faptul de a încărca electric electroscopul este necesar pentru a putea determina natura încărcării electrice a obiectului pe care îl vom apropia de dispozitiv. Dacă încărcarea la electroscop nu este cunoscută în avans, va fi imposibil să se stabilească dacă sarcina pe obiect este egală sau opusă acelei încărcări.

Înainte de a încărca electroscopul, acesta trebuie să fie într-o stare neutră; adică cu același număr de protoni și electroni în interior. Din acest motiv, se recomandă conectarea electroscopului la masă înainte de încărcare, pentru a asigura neutralitatea încărcării dispozitivului.

Electroscopul poate fi descărcat atingându-l la un obiect metalic, astfel încât acesta din urmă scurge sarcina electrică din interiorul electroscopului până la sol.

Există două modalități de încărcare a unui electroscop înainte de testarea acestuia. Cele mai relevante aspecte din fiecare dintre acestea sunt detaliate mai jos.

inductiv

Este vorba despre încărcarea electroscopului fără a stabili un contact direct cu acesta; adică se apropie numai de un obiect a cărui încărcare este cunoscută sferei primitoare.

Prin contact

Atingând sfera receptoare a electroscopului direct cu un obiect cu o încărcare cunoscută.

Pentru ce este?

Electroscopii sunt folosiți pentru a determina dacă un corp este încărcat electric și pentru a distinge dacă are o încărcare negativă sau pozitivă. În prezent, electroscopii sunt folosiți în câmpul experimental, pentru a exemplifica cu utilizarea lor detectarea încărcărilor electrostatice în corpuri încărcate electric.

Unele dintre cele mai importante funcții ale electroscopilor sunt următoarele:

- Detectarea sarcinilor electrice pe obiecte din apropiere. Dacă electroscopul reacționează la abordarea unui corp, se datorează faptului că acesta din urmă este încărcat electric.

- Discriminarea tipului de sarcină electrică deținută de corpurile încărcate electric, la evaluarea deschiderii sau închiderii lamelelor metalice ale electroscopului, în funcție de sarcina electrică inițială a electroscopului.

- Electroscopul este folosit și pentru a măsura radiațiile mediului în cazul în care există material radioactiv în jur, datorită aceluiași principiu de inducție electrostatică.

- Acest dispozitiv poate fi utilizat și pentru a măsura cantitatea de ioni care sunt prezenți în aer, evaluând încărcarea și viteza de descărcare a electroscopului într-un câmp electric controlat.

Astăzi, electroscopii sunt utilizați pe scară largă în practicile de laborator din școli și universități, pentru a demonstra studenților de diferite niveluri educaționale utilizarea acestui dispozitiv ca detector de încărcare electrostatică.

Cum se face un electroscop de casă?

Este foarte ușor să faceți un electroscop de casă. Elementele necesare sunt ușor dobândite, iar asamblarea electroscopului este destul de rapidă.

Mai jos sunt enumerate ustensilele și materialele necesare pentru construirea unui electroscop de casă în 7 pași simpli:

- O sticlă de sticlă. Trebuie să fie curat și foarte uscat.

- O plută pentru a închide ermetic sticla.

- Un fir de cupru cu calibru 14.

- Un clește

- O foarfecă.

- Folie.

- O regula.

- Un balon.

- O pânză de lână.

Proces

Pasul 1

Tăiați firul de cupru până obțineți o secțiune care este cu aproximativ 20 de centimetri mai lungă decât lungimea recipientului.

Pasul 2

Curbați un capăt al firului de cupru, făcând un fel de spirală. Această parte va acționa ca sferă de detectare a sarcinii electrostatice.

Acest pas este foarte important, deoarece spiralul va facilita transmiterea electronilor de la corpul de studiu la electroscop, datorită existenței unei suprafețe mai mari.

Pasul 3

Treceți prin plută cu sârma de cupru. Asigurați-vă că partea cretată este orientată spre partea superioară a electroscopului.

Pasul 4

Faceți o ușoară îndoire la capătul inferior al firului de cupru, în formă de L.

Pasul 5

Tăiați cele două folii de aluminiu în triunghiuri de aproximativ 3 centimetri lungime. Este important ca ambele triunghiuri să fie identice.

Asigurați-vă că lamelele sunt suficient de mici pentru a nu intra în contact cu pereții interiori ai sticlei.

Pasul 6

Includeți o gaură mică în colțul superior al fiecărei folii și introduceți ambele bucăți de aluminiu în capătul inferior al firului de cupru.

Încercați să păstrați foile cât mai netede. Dacă triunghiurile din aluminiu se rup sau se ridează prea mult, este mai bine să repetați eșantioanele până la obținerea efectului dorit.

Pasul 7

Plasați pluta pe marginea superioară a sticlei, foarte atent, astfel încât foliile de aluminiu să nu se deterioreze sau ansamblul realizat.

Este extrem de important ca ambele lamele să fie în contact la sigilarea recipientului. Dacă nu este cazul, atunci va trebui să modificați îndoirea firului de cupru până când foile se vor atinge între ele.

Testează-ți electroscopul

Pentru a demonstra acest lucru, puteți aplica noțiunile teoretice descrise anterior în întregul articol, așa cum este detaliat mai jos:

- Asigurați-vă că electroscopul nu este încărcat: pentru a face acest lucru, atingeți-l cu o tijă metalică pentru a eradica orice încărcare rămasă pe dispozitiv.

- Încărcați electric un obiect: frecați un balon cu o cârpă de lână pentru a încărca suprafața balonului cu sarcină electrostatică.

- apropiați obiectul încărcat de spirala de cupru: cu această practică electroscopul va fi încărcat prin inducție, iar electronii de pe glob vor fi transferați la electroscop.

- Respectați reacția plăcilor metalice: triunghiurile foliei de aluminiu se vor îndepărta unul de celălalt, deoarece ambele plăci au o sarcină cu același semn (negativ în acest caz).

Încercați să efectuați acest tip de test în zilele uscate, deoarece umiditatea tinde să afecteze acest tip de experimentare acasă, deoarece face dificilă trecerea electronilor de la o suprafață la alta.

Referințe

1. Castillo, V. (sf). Pentru ce este un electroscop: istoric, tipuri, funcții și piese. Recuperat din: paraquesirve.tv
2. Cum se face un electroscop (nd). Recuperat de la: es.wikihow.com
3. Cum funcționează un electroscop (2017). Recuperat din: como-funciona.co
4. Electroscop cu frunze de aur (nd). Recuperat din: museocabrerapinto.es
5. Electroscopul (2010). Recuperat din: radioelectronica.es
6. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2018). Electroscop. Recuperat de la: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Enciclopedia liberă (2016). Versorium. Recuperat de la: en.wikipedia.org