Elettroscopio

Un elettroscopio

Cos'è un elettroscopio?

UN elettroscopio È un dispositivo utilizzato per rilevare l'esistenza di carichi elettrici negli oggetti vicini. Indica anche il segno della carica elettrica; cioè, se è una carica negativa o positiva. Questo strumento è costituito da un'asta di metallo confinata all'interno di una bottiglia di vetro.

Questa canna ha due fogli di metallo molto sottili (oro o alluminio) collegati nella sua parte più bassa. A sua volta, questa struttura è sigillata con un coperchio di materiale isolante e all'estremità superiore ha una piccola sfera chiamata "Collector".

Come si avvicina un oggetto caricato elettricamente su un elettroscopio, possono essere testimoniati due tipi di reazioni da parte delle lamelle metalliche che si trovano all'estremità inferiore della configurazione: se le lamelle si separano l'una dall'altra significa che l'oggetto ha la stessa carica elettrica elettroscopio.

D'altra parte, se le lamelle si uniscono, è indicativo che l'oggetto ha una carica elettrica di fronte al carico dell'elettroscopio. La chiave è caricare l'elettroscopio con una carica elettrica di segno noto; Pertanto, per discardi sarà possibile dedurre il segno della carica elettrica dell'oggetto che portiamo al dispositivo.

Gli elettroscos sono estremamente utili per determinare se un corpo è caricato elettricamente, oltre a fornire indicazioni sul segno del carico e dell'intensità dello stesso.

Storia

L'elettroscopio è stato inventato dal medico e fisico inglese William Gilbert, che è stato fisico della monarchia inglese durante il regno della regina Elisabetta I.

Gilbert è anche noto come "il padre dell'elettromagnetismo e dell'elettricità" grazie al suo grande contributo alla scienza durante il diciassettesimo secolo. Ha costruito il primo elettroscopio noto nel 1600, con lo scopo di approfondire i suoi esperimenti sui carichi elettrostatici.

Il primo elettroscopio, chiamato Versarium, era un dispositivo costituito da un ago metallico, che si girava liberamente su un piedistallo.

La configurazione Versoorum era molto simile a quella dell'ago di una bussola, ma in questo caso l'ago non era magnetizzato. Le estremità dell'ago erano visivamente differenziate l'una dall'altra; Inoltre, una delle estremità dell'ago aveva una carica positiva e l'altra aveva un carico negativo.

Il meccanismo dell'azione Versorium si basava su carichi indotti alle estremità dell'ago, mediante induzione elettrostatica. Pertanto, a seconda della fine dell'ago più vicino all'oggetto circostante, la reazione di tale fine sarebbe quella di puntare o respingere l'oggetto con l'ago.

Se l'oggetto avesse un carico positivo, i carichi mobili negativi nel metallo sarebbero attratti dall'oggetto e l'estremità con carico negativo indicherebbe il corpo che induce la reazione nel Versoum.

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Altrimenti, se l'oggetto avesse un carico negativo, il polo attratto sull'oggetto sarebbe l'estremità positiva dell'ago.

Evoluzione

A metà del 1782 l'eccezionale fisico italiano Alessandro Volta (1745-1827) costruì l'elettroscopio di condensazione, che aveva una sensibilità importante per rilevare cariche elettriche che gli elettroscopi di quel tempo non rilevarono.

Tuttavia, il più grande avanzamento dell'elettroscopio proveniva dalla mano del matematico tedesco e di Astronom.

La configurazione di questo elettroscopio è molto sembrata alla struttura nota oggi: il dispositivo era costituito da una campana di vetro che aveva una sfera di metallo all'estremità superiore.

A sua volta, questa sfera era collegata attraverso un conducente due fogli d'oro molto sottili. I "pane dorati" si separarono o si unirono l'uno con l'altro mentre un corpo elettrostatico si avvicinava.

Come funziona un elettroscopio?

Un elettroscopio è un dispositivo utilizzato per rilevare l'elettricità statica negli oggetti vicini, usando il fenomeno di separazione delle sue lamelle interne a causa della repulsione elettrostatica.

L'elettricità statica può essere accumulata sulla superficie esterna di qualsiasi corpo, per carico naturale o sfregamento.

L'elettroscopio è progettato per rilevare la presenza di questo tipo di carichi, a causa del trasferimento di elettroni di superficie molto caricati su superfici meno caricate elettricamente. Inoltre, a seconda della reazione delle lamelle, potrebbe anche fornire un'idea dell'entità del carico elettrostatico dell'oggetto circostante.

La sfera situata nella parte superiore dell'elettroscopio funziona come un'entità ricevente della carica elettrica dell'oggetto di studio.

Man mano che un corpo caricato elettricamente si avvicina all'elettroscopio, acquisirà la stessa carica elettrica del corpo; Cioè, se portiamo un oggetto caricato elettricamente con un segno positivo, l'elettroscopio acquisirà lo stesso carico.

Se l'elettroscopio è precedentemente caricato con una carica elettrica nota, avverrà quanto segue:

• Se il corpo ha lo stesso carico, le lamelle metalliche che si trovano all'interno dell'elettroscopio si separano l'una dall'altra, poiché entrambi si respingeranno.
• Al contrario, se l'oggetto ha il carico opposto, le lamelle metalliche nella parte inferiore della bottiglia rimarranno insieme.

Laminillas all'interno dell'elettroscopio deve essere molto leggera, in modo che il loro peso sia bilanciato con l'azione delle forze di repulsione elettrostatiche. Pertanto, rimuovendo l'oggetto di studio dell'elettroscopio, le lamelle perderanno la polarizzazione e torneranno al loro stato naturale (chiuso).

Come si carica elettricamente?

Il fatto di caricare l'elettrostcope è necessario per essere in grado di determinare la natura della carica elettrica dell'oggetto che ti avvicineremo al dispositivo. Se l'onere dell'elettroscopio non è noto in anticipo, sarà impossibile determinare se il carico dell'oggetto è uguale o opposto a detto carico.

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Prima di caricare l'elettroscopio, questo deve essere in uno stato neutro; cioè, con lo stesso numero di protoni ed elettroni all'interno. Questo è il motivo per cui si suggerisce di collegare l'elettroscopio a terra prima di effettuare il carico, per garantire la neutralità del carico del dispositivo.

La scarica dell'elettroscopio può essere eseguita toccandolo con un oggetto metallico, in modo che quest'ultimo scarichi la carica elettrica esistente nell'elettroscopio.

Due modalità si distinguono per caricare un elettroscopio prima di testarlo. Di seguito sono riportati gli aspetti più rilevanti di ciascuno di questi.

Induttivamente

Si tratta di caricare l'elettroscopio senza stabilire un contatto diretto con esso; cioè, solo avvicinandosi a un oggetto il cui carico è noto alla sfera ricevente.

Per contatto

Quando si tocca l'elettroscopio che riceve la sfera direttamente con un oggetto con carico noto.

A cosa serve un elettroscopio?

Gli elettroscos vengono utilizzati per determinare se un corpo è caricato elettricamente e distingue se ha un carico negativo o un carico positivo. Attualmente gli elettroscopi sono utilizzati nel campo sperimentale, per esemplificare con il suo uso del rilevamento di carichi elettrostatici nei corpi carichi elettricamente.

Alcune delle funzioni più eccezionali degli elettroscopi sono le seguenti:

• Rilevamento di cariche elettriche negli oggetti vicini. Se l'elettroscopio reagisce all'approccio di un corpo, è perché quest'ultimo viene caricato elettricamente.
• Discriminazione del tipo di carica elettrica che i corpi carichi elettricamente possiedono, quando si valutano l'apertura o la chiusura delle lamelle metalliche elettroscopi, a seconda della carica elettros.
• L'elettroscopio viene anche utilizzato per misurare le radiazioni dell'ambiente nel caso in cui vi sia materiale radioattivo, a causa dello stesso principio di induzione elettrostatica.
• Questo dispositivo può anche essere utilizzato per misurare la quantità di ioni presenti nell'aria, quando si valutano la velocità di caricamento e scarico dell'elettroscopio all'interno di un campo elettrico controllato.

Oggi gli elettroscopi sono ampiamente utilizzati nelle pratiche di laboratorio nelle scuole e nelle università, per dimostrare agli studenti di vari livelli educativi l'uso di questo dispositivo come rilevatore di carico elettrostatico.

Come creare un elettroscopio fatto in casa?

È molto facile creare un elettroscopio fatto in casa. Gli elementi necessari sono facili da acquisire e il gruppo elettroscopio è abbastanza veloce.

Gli utensili e i materiali necessari per costruire un elettroscopio fatto in casa sono elencati di seguito:

• Una bottiglia di vetro. È necessario che sia pulito e molto secco.
• Un tappo per sigillare ermeticamente la bottiglia.
• Un filo di rame calibro 14.
• Una pinza.
• Una forbice.
• Foglio.
• Una regola.
• Un pallone.
• Un panno di lana.

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Procedura

Passo 1

Taglia il filo di rame fino a ottenere una sezione che supera approssimativamente in 20 centimetri la lunghezza del contenitore.

Passo 2

Curls una delle estremità del filo di rame, rendendo una specie di spirale. Questa parte farà le funzioni della sfera del rilevatore di carico elettrostatico.

Questo passaggio è molto importante, poiché la spirale faciliterà la trasmissione degli elettroni del corpo dello studio sull'elettroscopio, a causa dell'esistenza di una superficie più ampia.

Passaggio 3

Attraversa il sughero con il filo di rame. Assicurati che la parte riccia sia verso la parte superiore dell'elettroscopio.

Passaggio 4

Fare una leggera curvatura all'estremità inferiore del filo di rame, sotto forma di L.

Passaggio 5

Taglia le due lamelle in alluminio sotto forma di triangoli di circa 3 centimetri di base. È importante che entrambi i triangoli siano identici.

Assicurati che le lamelle siano abbastanza piccole da non entrare in contatto con le pareti interne della bottiglia.

Passaggio 6

Include un piccolo foro nell'angolo superiore di ogni lamella e inserisce entrambi i pezzi di alluminio all'estremità del filo di rame inferiore.

Cerca di mantenere il foglio di alluminio il più liscio possibile. Se i triangoli in alluminio sono rotti o rugosi troppo, è meglio ripetere i campioni fino all'effetto desiderato.

Passaggio 7

Posizionare il sughero sul bordo superiore della bottiglia, con molta attenzione in modo che le lamelle in alluminio non deteriorino o perdano l'assemblaggio eseguito.

È estremamente importante che entrambe le lamelle siano in contatto quando il contenitore è strettamente chiuso. Nel caso in cui non lo sia, è necessario modificare la piega del filo di rame fino a quando i fogli si toccano l'un l'altro.

Prova il tuo elettroscopio

Per provare questo è possibile applicare le nozioni teoriche precedentemente descritte in tutto l'articolo, come dettagliato di seguito:

• Assicurati che l'elettroscopio non sia caricato: per questo, toccalo con un'asta di metallo per sradicare qualsiasi carico rimanente sul dispositivo.
• Carica elettricamente un oggetto: strofina un palloncino contro un panno di lana per caricare la superficie del globo di carico elettrostatico.
• Si avvicina all'oggetto caricato alla spirale di rame: con questa pratica l'elettroscopio verrà caricato per induzione e gli elettroni del globo saranno trasferiti sull'elettroscopio.
• Guarda la reazione delle lamelle metalliche: i triangoli in alluminio si allontaneranno l'uno dall'altro, poiché entrambi i fogli condividono un onere dello stesso segno (negativo in questo caso).

Cerca di eseguire questo tipo di test nei giorni asciutti, poiché l'umidità di solito influisce su questo tipo di esperimenti fatti in casa perché rende difficile passare da una superficie all'altra.