Elektroskop: Historie, Hvordan fungerer det, hva det tjener

Et elektroskop er en enhet som brukes til å oppdage eksistensen av elektriske ladninger på nærliggende objekter. Det indikerer også tegn på den elektriske ladningen; det vil si hvis det er en negativ eller positiv ladning. Dette instrumentet består av en metallstang som er inne i en glassflaske.

Denne stangen har to meget tynne metallplater (gull eller aluminium) forbundet i sin nedre del. I sin tur er denne strukturen forseglet med et lokk av isolerende materiale, og i øvre ende har en liten sfære kalt "samler".

Når du nærmer deg et elektrisk ladet objekt til et elektroskop, kan to typer reaksjoner oppfattes av metalliske lameller som befinner seg i nedre ende av konfigurasjonen: Hvis lamellene er skilt fra hverandre, betyr det at gjenstanden har samme elektriske ladning enn elektroskop.

På den annen side, hvis lamellene kommer sammen, er det indikativt at gjenstanden har en elektrisk ladning som er motsatt elektroksladningen. Nøkkelen er å lade elektroskopet med en elektrisk ladning av kjent tegn; Ved å kaste det vil det derfor være mulig å utlede tegnet på den elektriske ladningen til objektet som vi nærmer enheten.

Elektroskoperne er ekstremt nyttige for å avgjøre om en kropp er elektrisk ladet, i tillegg til å gi indikasjoner på tegn på lasten og intensiteten av den.

historie

Elektroskopet ble oppfunnet av den engelske legen og fysikeren William Gilbert, som fungerte som fysiker av det engelske monarkiet under dronningen Elizabeth I.

Gilbert er også kjent som "far til elektromagnetisme og elektrisitet" takket være hans store bidrag til vitenskapen i det syttende århundre. Han bygget det første kjente elektroskopet i år 1600, med det formål å utdype sine eksperimenter på elektrostatiske ladninger.

Det første elektroskopet, kalt versorium, var en enhet bestående av en metallnål som roterte fritt på en sokkel.

Konfigurasjonen av versoriet var veldig lik den for en kompassnål, men i dette tilfellet ble ikke nålen magnetisert. Endene av nålen ble visuelt differensiert fra hverandre; I tillegg hadde den ene enden av nålen en positiv ladning og den andre hadde en negativ ladning.

Virkemekanismen for versoriet var basert på de induserte ladningene ved nålens ender ved hjelp av elektrostatisk induksjon. Således, avhengig av enden av nålen som var nærmest det omkringliggende objektet, ville reaksjonen med den enden være å peke eller avvise gjenstanden med nålen.

Hvis objektet hadde en positiv ladning, ville de negative bevegelige ladningene i metallet bli tiltrukket av objektet, og den negativt ladede enden ville peke mot kroppen som induserer reaksjonen i versoriet.

Ellers, hvis objektet hadde en negativ ladning, ville polen tiltrukket objektet være den positive enden av nålen.

evolusjon

I midten av 1782 bygde den fremragende italienske fysikeren Alessandro Volta (1745-1827) kondensasjonselektroskopet, som hadde en viktig følsomhet for å oppdage elektriske ladninger som elektroskoper ikke så oppdaget.

Imidlertid kom det største fremskrittet av elektroskopet fra hånden til den tyske matematikeren og astronomen Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (1765-1831), som oppfant gullarkelektroskopet.

Konfigurasjonen av dette elektroskopet ligner på den strukturen som er kjent i dag: Enheten var laget av en glassklokke som hadde en metallkule i øvre enden.

I sin tur ble denne sfæren koblet gjennom en leder til to ark veldig tynt gull. De "gylne brødene" separeres eller sammenføyes som en elektrostatisk ladet kropp nærmet seg.

Hvordan virker det?

Et elektroskop er en enhet som brukes til å detektere statisk elektrisitet i nærliggende gjenstander, ved hjelp av fenomenet separering av deres indre lameller på grunn av elektrostatisk avstøtning.

Statisk elektrisitet kan akkumuleres på den ytre overflaten av enhver kropp, enten ved naturlig belastning eller ved gnidning.

Elektroskopet er konstruert for å detektere nærvær av denne typen ladninger, på grunn av overføring av elektroner fra høyt ladede overflater til mindre elektrisk ladede overflater. Videre kan det, avhengig av reaksjonen av lamellene, også gi en ide om størrelsen på den elektrostatiske ladningen av det omkringliggende objektet.

Kuglen som ligger i den øvre delen av elektroskopet virker som en mottakende enhet av den elektriske ladningen til studieobjektet.

Ved å bringe en elektrisk ladet kropp nærmere elektroskopien, vil den oppnå den samme elektriske ladningen fra kroppen; det vil si hvis vi tar med et elektrisk ladet objekt med et positivt tegn, vil elektroskopien få samme ladning.

Hvis elektroskopet tidligere er ladet med en kjent elektrisk ladning, vil følgende skje:

- Hvis kroppen har samme belastning, blir de metalliske lamellene som er inne i elektroskopet skilt fra hverandre, siden begge vil avstøte.

- I motsetning til at objektet har en motsatt ladning, forblir metallflakene i bunnen av flasken sammen.

Lamellene inne i elektroskopet må være veldig lyse, slik at vekten av dem balanseres av virkningen av elektrostatiske frastøtningskrefter. Ved å flytte gjenstanden for å studere vekk fra elektroskopet, vil lamellene miste polarisering og gå tilbake til deres naturlige tilstand (lukket).

Hvordan er det elektrisk ladet?

Faktumet for å lade elektroskopien elektrisk er nødvendig er å kunne bestemme arten av den elektriske ladningen til objektet som vi vil nærme enheten. Hvis elektroksladningen ikke er kjent på forhånd, vil det være umulig å avgjøre om belastningen på objektet er lik eller motsatt til den aktuelle belastningen.

Før du lader elektroskopet, må det være i nøytral tilstand; det vil si med et like antall protoner og elektroner i sitt indre. Av denne grunn foreslås det å koble elektroskopet til bakken før du utfører ladingen for å sikre nøytraliteten til lasten på enheten.

Utløpet av elektroskopet kan gjøres ved å berøre det med et metallobjekt, slik at sistnevnte drenerer den elektriske ladningen som eksisterer inne i elektroskopet til jord.

Det er to måter å lade et elektroskopi før du tester det. Nedenfor er de mest relevante aspektene av hver av disse.

Ved induksjon

Det innebærer å lade elektroskopet uten å opprette direkte kontakt med det; det vil si bare nærmer seg et objekt hvis ladning er kjent for mottakssfæren.

Ved kontakt

Ved å berøre elektrosens mottakssfære direkte med en gjenstand med kjent ladning.

Hva er det for?

Elektroskoper brukes til å bestemme om en kropp er elektrisk ladet, og skille mellom om den har en negativ ladning eller positiv ladning. Foreløpig brukes elektroskoper i eksperimentelle felt for å eksemplifisere ved bruk av dem deteksjon av elektrostatiske ladninger i elektrisk ladede legemer.

Noen av de viktigste funksjonene til elektroskoper er følgende:

- Påvisning av elektriske ladninger i nærliggende gjenstander. Hvis elektroskopet reagerer på tilnærming til en kropp, er det fordi sistnevnte er elektrisk ladet.

- Diskriminering av typen elektrisk ladning som de elektrisk ladede legemene har, når man vurderer åpningen eller lukningen av metallisk lameller av elektroskopet, avhengig av elektroskopiens opprinnelige elektriske ladning.

- Elektroskopet brukes også til å måle miljøets stråling i tilfelle det er radioaktivt materiale rundt, på grunn av det samme prinsippet om elektrostatisk induksjon.

- Denne enheten kan også brukes til å måle mengden ioner som er tilstede i luften, ved å vurdere ladning og utladningshastighet for elektroskopet i et kontrollert elektrisk felt.

I dag er elektroskoper mye brukt i laboratoriepraksis i skoler og universiteter, for å demonstrere til bruk av denne enheten som elektrostatisk ladningsdetektor for studenter på ulike utdanningsnivåer.

Hvordan lage et hjem elektroskop?

Det er veldig enkelt å lage et hjemmelaget elektroskop. De nødvendige elementene er enkle å skaffe seg og samlingen av elektroskopet er ganske fort.

Oppført nedenfor er redskap og materialer som trengs for å bygge et hjemmelaget elektroskop i 7 enkle trinn:

- En glassflaske. Det må være rent og veldig tørt.

- En kork som hermetisk tetter flasken.

- En kobbertråd av 14 gauge.

- En tang.

- En saks.

- Aluminiumsfolie.

- En regel.

- En ballong.

- En ullduk.

prosessen

Trinn 1

Kutt kobbertråd til du får en seksjon som overskrider omtrent 20 centimeter lengden på beholderen.

Trinn 2

Krøl den ene enden av kobbertråden, og gjør en slags spiral. Denne delen vil utføre funksjonene til den elektrostatiske ladningsavkjenningssfæren.

Dette trinnet er svært viktig, siden spiralen vil lette overføringen av elektroner fra studien til elektroskopet, på grunn av eksistensen av et større overflateareal.

Trinn 3

Den krysser korken med kobbertråden. Pass på at den krøllede delen er mot toppen av elektroskopet.

Trinn 4

Gjør en liten krumning i den nedre enden av kobbertråd, i en L-form.

Trinn 5

Klipp de to aluminiumslamellene i form av trekanter ca. 3 centimeter i underlaget. Det er viktig at begge trekanter er identiske.

Pass på at lamellene er små nok til ikke å komme i kontakt med de indre veggene på flasken.

Trinn 6

Den inneholder et lite hull i øvre hjørne av hver folie og setter begge deler av aluminium i den nedre enden av kobbertråd.

Forsøk å holde aluminiumsfolien glatt så glatt som mulig. Hvis aluminiumstrianglene er ødelagte eller rynket for mye, er det bedre å gjenta prøvene til ønsket effekt er oppnådd.

Trinn 7

Plasser korken på øvre kant av flasken, nøye, slik at aluminiumslamellene ikke forringes eller mister forsamlingen.

Det er ekstremt viktig at begge lamellene er i kontakt når de tetter beholderen. Hvis dette ikke er tilfelle, bør du endre bøyningen av kobbertråden til arkene berører hverandre.

Test elektroskopet ditt

For å bevise det kan du bruke de teoretiske begrepene som tidligere er beskrevet i hele artikkelen, som beskrevet nedenfor:

- Kontroller at elektroskopet ikke er ladet. For å gjøre det, berør det med en metallstang for å utrydde gjenværende ladning i enheten.

- Elektrisk laster en gjenstand: gni en ballong mot en ullduk for å laste overflaten av den elektrostatiske ladningsballongen.

- Tilnærmet objektet som er påført kobberpiralen: Ved denne fremgangsmåten vil elektroskopet bli belastet ved induksjon, og elektronene i kloden vil bli overført til elektroskopet.

- Vær oppmerksom på reaksjonen av metallfoliene: aluminiumsfolietrianglene vil bevege seg vekk fra hverandre, siden begge folier deler en last med samme tegn (negativt i dette tilfellet).

Prøv å utføre denne type tester på tørre dager, da fuktighet vanligvis påvirker denne type hjemmeprøve fordi det gjør det vanskelig for elektroner å passere fra en overflate til en annen.