Elektroskop: Historia, Hur Det Fungerar, Vad Det Serverar

Ett elektroskop är en apparat som används för att upptäcka förekomsten av elektriska laddningar på närliggande föremål. Det indikerar också tecknet på den elektriska laddningen; det vill säga om det är en negativ eller positiv laddning. Detta instrument består av en metallstav som är inrymd i en glasflaska.

Denna stav har två mycket tunna metallplåtar (guld eller aluminium) anslutna i sin nedre del. I sin tur är denna struktur förseglad med ett lock av isolerande material, och i övre änden har en liten sfär som kallas "samlare".

När man närmar sig ett elektriskt laddat föremål till ett elektroskop kan två typer av reaktioner uppfattas av de metalliska lamellerna som befinner sig i nedre änden av konfigurationen: om lamellerna är åtskilda från varandra innebär det att föremålet har samma elektriska laddning än elektroskopet.

Å andra sidan, om lamellerna kommer ihop, är det en indikation på att föremålet har en elektrisk laddning mittemot elektroskopets laddning. Nyckeln är att ladda elektroskopet med en elektrisk laddning av känt tecken; således kommer det att vara möjligt att avleda tecknet på den elektriska laddningen av föremålet som vi närmar oss anordningen.

Elektroskoperna är extremt användbara för att bestämma om en kropp är elektriskt laddad, förutom att ge indikationer om lastens tecken och dess intensitet.

historia

Elektroskopet uppfanns av den engelska läkaren och fysikern William Gilbert, som fungerade som fysiker för den engelska monarkin under drottning Elizabeth I.

Gilbert är också känd som "fadern till elektromagnetism och elektricitet" tack vare hans stora bidrag till vetenskap under sjuttonhundratalet. Han byggde det första kända elektroskopet år 1600, med syftet att fördjupa sina experiment på elektrostatiska laddningar.

Det första elektroskopet, kallat versorium, var en anordning bestående av en metallnål som roterades fritt på en piedestal.

Konfigurationens konfiguration var mycket lik den för en kompassnål, men i detta fall magnetiserades inte nålen. Nåländarna differentierades visuellt från varandra; Dessutom hade en ände av nålen en positiv laddning och den andra hade en negativ laddning.

Verkets verkningsmekanism baserades på de laddningar som inducerades vid ändarna av nålen, med hjälp av elektrostatisk induktion. Beroende på nålens ände som var närmast det omgivande föremålet skulle således reaktionen av den änden vara att peka eller avvisa föremålet med nålen.

Om objektet hade en positiv laddning skulle de negativa rörliga laddningarna i metallet lockas till objektet och den negativt laddade änden skulle rikta sig mot kroppen som inducerar reaktionen i versoriet.

Annars, om objektet hade en negativ laddning, skulle polen som lockades till objektet vara den positiva änden av nålen.

evolution

I mitten av 1782 byggde den enastående italienska fysikern Alessandro Volta (1745-1827) kondensationselektroskopet, som hade en viktig känslighet för att detektera elektriska laddningar som elektroskopen inte upptäckte.

Det största framsteget av elektroskopet kom emellertid från den tyska matematikerens och astronomen Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), som uppfann guldplåtelektroskopet.

Konfigurationen av detta elektroskop är mycket lik den struktur som är känd idag: enheten var gjord av en glasblock som hade en metallkula i övre änden.

I sin tur kopplades denna sfär genom en ledare till två skikt mycket tunt guld. De "gyllene brödena" separerade eller sammanfogade som en elektrostatiskt laddad kropp närmade sig.

Hur fungerar det?

Ett elektroskop är en apparat som används för att detektera statisk elektricitet i närliggande föremål, med användning av fenomenet separering av sina inre lameller på grund av elektrostatisk avstängning.

Statisk elektricitet kan ackumuleras på kroppens yttre yta, antingen genom naturlig belastning eller genom gnidning.

Elektroskopet är konstruerat för att detektera förekomsten av denna typ av laddningar på grund av överföringen av elektroner från högladdade ytor till mindre elektriskt laddade ytor. Vidare kan det, beroende på lamellernas reaktion, också ge en uppfattning om storleken på den omgivande objekts elektrostatiska laddning.

Sfären som ligger i elektroskopets övre del fungerar som en mottagande enhet av den elektriska laddningen av studieobjektet.

Genom att föra en elektriskt laddad kropp närmare elektroskopet kommer den att förvärva samma elektriska laddning från kroppen; det vill säga om vi tar ett elektriskt laddat föremål med ett positivt tecken, kommer elektroskopan att få samma laddning.

Om elektrokroppen tidigare laddas med en känd elektrisk laddning kommer följande att hända:

- Om kroppen har samma belastning kommer de metalliska lamellerna som ligger inuti elektroskopet att separeras från varandra, eftersom båda kommer att avvika.

- Om objektet däremot har motsatt laddning, kvarstår metallflingorna i bottnen av flaskan ihop.

Lamellerna inuti elektroskopet måste vara mycket lätta, så att vikten av dem balanseras med hjälp av elektrostatiska repulsionskrafter. Genom att flytta föremålet att studera bort från elektroskopet kommer lamellerna att förlora polarisering och återgå till deras naturliga tillstånd (stängda).

Hur är det elektriskt laddat?

Faktumet att ladda elektroskopet elektriskt är nödvändigt för att kunna bestämma typen av den elektriska laddningen hos objektet som vi kommer att närma sig enheten. Om laddningen av elektroskopet inte är känd i förväg, är det omöjligt att avgöra om belastningen på objektet är lika med eller motsatt den belastningen.

Innan du laddar elektroskopan måste den vara i neutral tillstånd. det vill säga med lika många protoner och elektroner i sitt inre. Av detta skäl föreslås att man kopplar elektroskopet till marken innan laddningen utförs, för att säkerställa att enhetens belastning är neutral.

Elektroskopets urladdning kan utföras genom att röra den med ett metallobjekt, så att den senare avleder den elektriska laddning som finns inom elektroskopet till jord.

Det finns två sätt att ladda ett elektroskop innan du testar det. Nedan är de mest relevanta aspekterna av var och en av dessa.

Genom induktion

Det innebär att ladda elektroskopet utan att upprätta direktkontakt med det; det vill säga, närmar sig endast ett föremål vars laddning är känd för den mottagande sfären.

Genom kontakt

Genom att vidröra elektroscopens mottagningssfär direkt med ett föremål med känd laddning.

Vad är det för?

Elektroskop används för att bestämma om en kropp är elektriskt laddad och skilja om den har en negativ laddning eller positiv laddning. För närvarande används elektroskoporna i experimentfältet för att exemplifiera med användning av detektionen av elektrostatiska laddningar i elektriskt laddade kroppar.

Några av de viktigaste funktionerna hos elektroskoporna är följande:

- Detektering av elektriska laddningar i närliggande föremål. Om elektroskopet reagerar på en kropps tillvägagångssätt beror det på att den senare är elektriskt laddad.

- Diskriminering av typen av elektrisk laddning som de elektriskt laddade kropparna har, vid utvärdering av öppningen eller stängningen av metallskivorna i elektroskopet, beroende på elektroskopets initiala elektriska laddning.

- Elektroskopet används också för att mäta strålningen i miljön om det finns radioaktivt material runt, på grund av samma princip för elektrostatisk induktion.

- Denna apparat kan också användas för att mäta mängden joner som finns i luften genom att utvärdera laddningen och urladdningshastigheten för elektroskopet inom ett styrt elektriskt fält.

Idag används elektroskoper i laboratorier i skolor och universitet, för att visa för olika elever på olika utbildningsnivåer användningen av denna apparat som en elektrostatisk laddningsdetektor.

Hur man gör ett hemelektroskop?

Det är väldigt lätt att göra ett hemlagat elektroskop. De nödvändiga elementen är lätta att förvärva och elektroskopets sammansättning är ganska snabb.

Nedan listas de redskap och material som behövs för att bygga ett hemlagat elektroskop i 7 enkla steg:

- En glasflaska. Det måste vara rent och mycket torrt.

- En kork för att hermetiskt försegla flaskan.

- En koppartråd av 14 gauge.

- En tång.

- En sax.

- Aluminiumfolie.

- En regel.

- En ballong.

- En ullduk.

process

Steg 1

Klipp koppartråden tills du får en sektion som överstiger ca 20 centimeter längden på behållaren.

Steg 2

Curl ena änden av koppartråden, vilket gör en slags spiral. Denna del kommer att utföra funktionerna för den elektrostatiska laddningssensorns sfären.

Detta steg är väldigt viktigt, eftersom spiralen underlättar överföringen av elektroner från studiekroppen till elektroskopet på grund av förekomst av en större yta.

Steg 3

Den korsar korken med koppertråden. Se till att den krökta delen är mot elektroskopets övre del.

Steg 4

Gör en liten krökning i den nedre änden av koppartråden, i en L-form.

Steg 5

Skär de två aluminiumskivorna i form av trianglar ca 3 centimeter i botten. Det är viktigt att båda trianglarna är identiska.

Se till att lamellerna är små nog för att inte komma i kontakt med flaskans inre väggar.

Steg 6

Den innehåller ett litet hål i övre hörnet av varje folie och sätter in båda bitar av aluminium i nedre änden av koppartråd.

Försök att hålla aluminiumfolien glid så jämn som möjligt. Om aluminium trianglarna är brutna eller skrynkliga för mycket, är det bättre att upprepa proven tills önskad effekt erhålls.

Steg 7

Placera korken på flaskans övre kant, mycket noggrant så att aluminiumskivorna inte försämras eller förlorar den gjorda enheten.

Det är oerhört viktigt att båda lamellerna är i kontakt när behållaren tätas. Om så inte är fallet bör du ändra böjningen av koppartråden tills arken berör varandra.

Testa ditt elektroskop

För att bevisa det kan du tillämpa de teoretiska begreppen som beskrivits tidigare i hela artikeln, som beskrivs nedan:

- Kontrollera att elektroskopet inte är laddat: Rör det med en metallstång för att utrota eventuell återstående laddning i enheten.

- Elektriskt laddar ett föremål: Gnuggar en ballong mot en ullduk för att ladda ytan på den elektrostatiska laddningsballongen.

- Närma sig objektet som är laddat till kopparspiralen: Med denna övning laddas elektroskopet genom induktion, och elektronerna i världen kommer att överföras till elektroskopet.

- Observera reaktionen av metallfolierna: aluminiumfolietrianglarna kommer att röra sig bort från varandra, eftersom båda folierna delar en belastning med samma tecken (negativt i det här fallet).

Försök att utföra denna typ av test på torra dagar, eftersom fuktigheten vanligtvis påverkar denna typ av hemförsök eftersom det gör det svårt för elektroner att passera från en yta till en annan.